Contato visual é importante para comunicação humana, mas não da maneira que é tradicionalmente pensado. Crédito Skitterphoto/Pixabay

Uma conversa vai muito além de falar. Ela também envolve, como escreveu a autora sueca Annika Thor, “olhos, sorrisos, os silêncios entre as palavras”. Quando esses elementos se harmonizam ou funcionam juntos, os interlocutores se sentem envolvidos e conectados. Como bons conversadores, neurocientistas da Dartmouth College tomaram essa ideia e a levaram a novos domínios. Eles relatam algumas descobertas surpreendentes no que tange a interação entre o contato visual, dos olhos, e como duas pessoas sincronizam sua atividade neural enquanto conversam.

Os pesquisadores sugerem, em um artigo publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences USA, que estar em sintonia com um parceiro de conversação é bom — mas que perder a sincronia pode ser ainda melhor. Acreditou-se por muito tempo que manter um contato visual age como um “fio condutor” entre duas pessoas em uma conversa. Sua ausência pode sinalizar uma disfunção social. De forma similar, o crescente estudo da sincronia neural tem se concentrado em grande parte no jeito como o alinhamento na atividade cerebral de indivíduos beneficia a conexão social entre eles.

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Pesquisas anteriores conduzidas pelo laboratório da Dartmouth haviam mostrado que uma dilatação sincronizada das pupilas serve como um indicador confiável de atenção compartilhada, o que, por sua vez, denota uma maior sincronia neural. No novo estudo, que mediu a dilatação pupilar durante conversas não estruturadas de 10 minutos, os pesquisadores descobriram que é o momento inicial do contato visual — em vez de um sustentado período de olhares fixos — que marca um pico na atenção compartilhada. Assim, a sincronia, de fato, cai logo depois que você olha nos olhos do seu interlocutor e só começa a se reconstituir quando você e aquela pessoa desviam seus olhares um do outro. “O contato visual não está promovendo a sincronia; ele a está interrompendo”, diz Thalia Wheatley, autora sênior do artigo.

Por que isso aconteceria? Wheatley e a autora principal do estudo, Sophie Wohltjen, sustentam que estabelecer e romper o contato visual propele a conversa para frente. “Talvez o que isso esteja fazendo é nos permitindo quebrar a sincronia e voltarmos para dentro de nossas próprias cabeças para que possamos produzir contribuições novas e individuais para mantermos a conversa andando”, diz Wohltjen.“É um estudo fantástico”, diz o psiquiatra e neurocientista social Leonhard Schilbach, do Instituto Max Planck de Psiquiatria em Munique, que estuda interações sociais, não envolvido na nova pesquisa. Ele aplaude o modo como o experimento foi projetado para replicar encontros naturais e focar na forma livre de conversação. Os resultados sugerem, diz ele, que “a sincronia interpessoal é um aspecto importante das interações sociais, mas pode nem sempre ser desejável”.

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Refletindo mais sobre a função do contato visual, os pesquisadores examinaram estudos passados sobre a criatividade — que apontaram para as limitações de demasiada sincronia. “Se as pessoas estão tentando inovar de alguma forma, você não quer que elas estejam em perfeita sintonia umas com as outras”, diz Wheatley. “Você quer que elas digam ‘E se fizéssemos isto? E se fizéssemos aquilo?’ Você precisa que as pessoas estejam fornecendo seus insights independentes”. Conexões entre o olhar fixo e a sincronia podem ser relevantes para pesquisas em autismo e outras condições psiquiátricas que envolvem uma interação atípica. As descobertas também ajudam a explicar as frustrações no que tange as plataformas de videoconferência, nas quais é quase impossível estabelecer —ou romper —um contato visual real devido ao posicionamento das câmeras e das várias janelas nas telas.

Lydia Denworth

Publicado em 04/12/2021.

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Torres de resfriamento de usina elétrica. Maneira mais eficientes de lidar com o lixo nuclear podem facilitar o uso dessa tecnologia. Crédito Bru-nO/Pixabay

O processo de fissão em reatores nucleares cria subprodutos metálicos radioativos tão tóxicos que eles precisam ser armazenados no subsolo a grande profundidade e a um grande custo e esforço por milênios. Mas uma proteína produzida por um microrganismo comum poderia facilitar este perigoso fardo, pesquisadores relatam no periódico Journal of the American Chemical Society.

Dois dos componentes mais problemáticos do lixo nuclear são metais chamados amerício e cúrio. Assim, cada um deles tem formas de meia-vida longevas, que decaem muito mais lentamente do que o urânio. Eles precisam ser monitorados por milhares de anos. E, como ambos irradiam calor, os pacotes de resíduos que os contêm precisam ser enterrados a grandes distâncias entre si. Isolá-los é crucial para evitar danos de radiação para humanos ou para o meio ambiente, de acordo com o bioquímico Joseph Cotruvo Jr., da Universidade Estadual da Pensilvânia (EUA). “É um problema se esses elementos estiverem por aí, mesmo em quantidades muito pequenas”, diz ele.

Em 2018, Cotruvo e uma equipe de pesquisadores relataram pela primeira vez que a bactéria Methylorubrum extorquens (inócua e encontrada no solo e em plantas) produz uma proteína chamada lanmodulina (LanM). Este microrganismo usa essa proteína para “agarrar” metais que ocorrem de forma natural, de um grupo de elementos químicos chamado lantanídeos (ou lantanoides), para impulsionar seu metabolismo.

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Cotruvo e seus colegas descobriram, no laboratório, que a lanmodulina se liga firme tanto ao amerício como ao cúrio. Além disso, ela os prefere a muitos de seus habituais “parceiros de dança”. Assim, essa ligação mostrou-se milhares de vezes mais estável do que a que ocorreria com o mais forte “pretendente molecular” seguinte. Eles não têm certeza se a lanmodulina produzida pela onipresente M. extorquens captura ou dispersa os íons de amerício e de cúrio já presentes no meio ambiente, tais como os liberados por testes de armas nucleares e vazamentos residuais —um possível foco de estudo futuro.

Os pesquisadores propõem integrar a proteína em detectores e filtros de radiação para extrair esses longevos metais radioativos de resíduos nucleares contidos . Eles então poderiam ser sequestrados separadamente, reduzindo o volume de material que precisa de um estendido monitoramento e espaçamento. De outra forma, sugere Cotruvo, o amerício e o cúrio capturados poderiam ser retrorreciclados em combustível nuclear. É uma descoberta feliz e fortuita que uma molécula criada por uma bactéria tão comum possa ajudar a construir ferramentas para eliminar perigosos e nocivos contaminantes produzidos por humanos, diz Gemma Reguera. Ela é microbiologista na Universidade Estadual de Michigan, não envolvida no estudo. “É como um brinquedo”, diz ela. “Existem inúmeras possibilidades”.

Nikk Ogasa

Publicado em 30/12/2021.

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Ilustração do satélite Eutelsat Quantum. Crédito: Airbus/ESA – Agência Espacial Europeia

Empresas, governos e outros clientes em breve serão capazes de acessar os instrumentos em um satélite e lhes atribuir novas missões de improviso em pleno voo ou movimento. De acordo com o gerente de programa Frédéric Piro, o Eutelsat Quantum, um satélite de comunicações geoestacionário europeu lançado ao espaço a partir do Centro Espacial de Kourou, na Guiana Francesa, em julho do ano passado, é o primeiro satélite comercial do mundo que pode ser reprogramado em órbita.

Antenas ajustáveis, sinais ou feixes pontuais de transmissão reconfiguráveis e componentes eletrônicos “personalizados”, feitos sob encomenda, permitem que o satélite execute uma ampla gama de aplicativos — e alterne entre eles em questão de minutos — a 36.000 quilômetros acima da Terra. Governos podem usar o aparelho para desempenhar tarefas como operações de segurança, em desastres e monitoramento de fronteiras, e operadoras privadas podem facilitar as telecomunicações aéreas e marítimas, diz a empresa.

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De acordo com Therese Jones, diretora sênior de política na Associação da Indústria de Satélites (SIA, na sigla em inglês), baseada em Washington, D.C. (EUA), o Eutelsat Quantum “se sobressai em excelência em aplicativos de mobilidade ao redestinar ou redistribuir canais de comunicação para, por exemplo, aviões, navios ou veículos em solo, com base na demanda em tempo real”. Seus oito sinais de radiofrequência podem ajudá-lo a manter a comunicação com fontes móveis. “Isso é muito mais difícil de gerenciar no caso de satélites tradicionais com um feixe pontual largo”, diz Jones, que não está envolvido no projeto.

Além disso, o satélite também é capaz de detectar e lidar com transmissões duvidosas, indesejadas ou mal-intencionadas, que podem interferir em sinais, alterando automaticamente as frequências ou a potência de seus feixes para impedir uma interrupção. Isso é importante porque o jamming, a interferência ou o bloqueio dos sinais de um satélite através da transmissão barulhenta de “ruídos” na mesma frequência que ele usa, se tornou muito fácil, diz Jones. “Tudo o que alguém precisa é um jammer, um aparelho bloqueador, alguns dos quais estão disponíveis no mercado por menos de US$ 100. Enquanto antes costumavam ser atores estatais que bloqueavam ou interferiam em sinais de satélites, agora existem até pequenas organizações que fazem isso”, acrescenta ela. “Às vezes, a ação é intencional, ao passo que em outras ocasiões isso é uma interferência acidental, não intencional, de algum outro dispositivo de rádio”.

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Piro diz que uma robusta codificação protegerá o satélite contra qualquer acesso ilegal ou hacking. Dessa forma, eles em geral tendem a ser muito seguros porque também executam funções ou serviços militares; a maioria dos problemas decorre de erros dos usuários, tais como uma infeliz escolha de senhas. Para projetar uma missão, os clientes podem usar um aplicativo de software específico para escolher a área de cobertura e a capacidade de uma dada tarefa ou incumbência. “Então, o software computará esses parâmetros e os direcionará para a espaçonave”, diz Piro. “Tudo isso será feito sem o envolvimento do operador.

Além disso, os clientes podem pré-projetar mais de um aplicativo e alternar entre eles ao simples apertar de um botão”. O satélite foi desenvolvido em uma parceria público-privada com a Agência Espacial Europeia (ESA) e outras organizações. “Com o Eutelsat Quantum”, diz Piro, “conseguimos tornar a tecnologia viável e acessível para uso comercial”.

Dhananjay Khadilkar

Publicado em 30/12/2021.

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As quatro múmias egípcias usadas na pesquisa. A: MHNGr.ET.1023, um cachorro; B: MHNGr.ET.1017, uma ave de rapina; C: MHNGr.ET.1456, uma ave íbis e D: MG.2038, um íbis em um vasilhame de cerâmica. Crédito Tanti et al., 2021, PLOS ONE, CC-BY 4.0

Cientistas desenvolveram um novo sistema computacional, batizado de Automated SEgmentation of Microtomography Imaging (ASEMI), que permite “dissecar” os modelos 3D virtuais de múmias e outros artefatos arqueológicos de forma automática. O método foi testado na análise das imagens de quatro múmias egípcias de animais e sua precisão ficou entre 94 e 98% quando comparado com o laborioso e demorado método de separar as estruturas virtuais manualmente. 

O estudo foi feito por cientistas da Universidade de Malta em parceria com a Instalação Europeia de Luz Síncrotron (França, ESRF na sigla em inglês) e publicado no periódico PLOS.

Algumas múmias, artefatos e outros achados arqueológicos não são feitos para serem abertos 2.000 anos depois sem serem destruídos. Como esses achados são extremamente raros, na maioria das vezes os pesquisadores não podem se dar ao luxo de cortar as bandagens de uma múmia ou serrar um vasilhame só para ver o que tem dentro. 

Por isso, muitos estudos desses materiais são feitos através de um tipo de microtomografia, uma versão mais precisa e especializada dos exames que fazemos no hospital. Assim, através deste método, os cientistas lançam raios-x através dos artefatos, analisando as estruturas internas de forma não-destrutiva a partir do contraste entre materiais que absorvem mais e menos dessa radiação. 

Dificuldades da microtomografia

O único problema desses “exames de autópsia” é que os resultados não vêm prontos como estamos acostumados no hospital. A complexidade das formas de algumas múmias, a variedade de materiais nos vasilhames e o fato de não sabermos o que está dentro torna essa análise muito mais complexa.

Dessa forma, o material bruto obtido pelas microtomografias é muito confuso para ser analisado diretamente. É preciso que um cientista ou técnico especializado nessa tecnologia interprete as imagens e segmente cada estrutura em um nível. Deve-se diferenciar ossos, dentes, jóias, tecido macio (“carne”), bandagens, etc. Somente quando cada um desses materiais estiver em uma camada própria, é possível realizar estudos com o artefato.

Múmia MHNGr.ET.1017 (ave de rapina) segmentada em suas camadas, mostrando diferentes estruturas de acordo com a composição dos materiais. Crédito Tanti et al., 2021, PLOS ONE, CC-BY 4.0

Mas este processo é extremamente lento e laborioso. Como deve ser feito manualmente (ou semi-manualmente), ele acaba gastando um tempo precioso para os cientistas, que poderiam estar trabalhando em outras tarefas. Além disso, a velocidade com que se produz imagens de microtomografias nos últimos anos em muito excede a nossa capacidade de segmentá-las. Um exemplo é a ESRF, que analisa órgãos humanos e pode gerar scans com até 2 terabytes cada. 

Dificuldades de automatização

Automatizar esse processo não é uma ideia nova. Em tomografias de estruturas humanas, softwares com inteligência artificial de deep learning já assistem nesse processo. 

Porém, na arqueologia é um pouco diferente. Esses softwares não estão acostumados a trabalhar com imagens feitas por equipamentos desse campo, que trabalham com resoluções e contrastes diferentes. Além disso, os scans são mais complexos e têm uma variedade interna muito maior que as estruturas humanas já conhecidas.

Outro fator muito significativo é que o deep learning desses programas precisa ser treinado com imagens anteriores para aprender a diferenciar entre as estruturas. E, diferente da medicina, na arqueologia a quantidade de informação necessária para isso simplesmente não está disponível atualmente. “Isso impõe um desafio significativo para a aplicação de técnicas de deep learning, que geralmente requer uma quantidade considerável de dados para treinamento,” aponta o artigo.

Para contornar essas dificuldades os pesquisadores desenvolveram um outro software, substituindo o deep learning por um algoritmo de aprendizado de máquina clássico. Este requer menos dados para ser treinado, além de ser tecnicamente menos complexo, reduzindo a quantidade de dados para treino e o tempo de computação para análise dos artefatos. 

“Dissecando” múmias egípcias

Para testar o programa, eles utilizaram quatro múmias egípcias de animais das coleções do Museu de História Natural de Grenoble e do Museu de Grenoble, ambos na França. Não se sabe a origem exata das múmias, mas elas foram datadas entre o 300 a.C. e 400 d.C. 

As múmias foram escaneadas por microtomografia com os equipamentos da ESRF e, em seguida, suas imagens foram segmentadas manualmente. Dessa forma, o material resultante foi utilizado para treinar ou testar o software desenvolvido. Os pesquisadores obtiveram uma alta taxa de precisão: entre 94 e 98% na comparação com a segmentação manual. Em relação ao método concorrente, que utiliza deep learning, a precisão ficou entre 97 e 99%. Os dados são muito promissores, considerando a menor complexidade do programa e a diminuição na necessidade de treino.

Ainda assim, a segmentação não foi perfeita. “Na múmia do cachorro, por exemplo, o maior erro de classificação foi que 26% das imagens de ‘dentes’ são consideradas como ‘osso’. Isso não é nenhum pouco surpreendente, dada a similaridade entre esses materiais e a presença baixa de ‘dentes’ nas amostras,” explica o artigo. De fato, quanto mais informações de treino o software recebe, melhor será sua classificação. 

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Os pesquisadores esperam que, no futuro, programas como esse sejam aprimorados e consigam realizar segmentações tão precisas quanto o trabalho manual. As aplicações da microtomografia são muitas: industrial, biomedicina, imageamento de tumores, geologia, nanotecnologia, etc. Com avanços como esse, os cientistas poderiam ser dispensados de tarefas tediosas para focar onde sua presença é realmente necessária.

Se interessou pelas múmias egípcias? A edição de dezembro da SciAm possui um artigo especial sobre as múmias de babuínos-sagrados do Antigo Egito, leia um teaser!. Analisá-las sua composição material revelou não só onde eles passaram durante sua vida, mas também carrega indícios de onde se localizava o reino lendário de Punt. Compre a edição em nossa loja e leia O segredo dos babuínos!

Publicado em 29/12/2021.

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Árvores nativas da Floresta Amazônica. Crédito Cecília Bastos/Imagens USP

Em busca de alternativas para o controle do desmatamento sem prejuízos à produção agropecuária, pesquisadores da Universidade do Estado de Mato Grosso (UNEMAT), da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e do Instituto Ouro Verde (IOV) demonstraram que o uso de espécies de árvores nativas em áreas de pastagem na Amazônia não só preserva a vegetação local, como beneficia a atividade. Faz isso ao proteger contra a seca, aprimorando assim a renovação de nutrientes e aumentando a proteção do solo. Os resultados foram publicados na sexta (17) na revista Acta Amazonica.

Os pesquisadores coletaram amostras de solo e forragem – plantas utilizadas para proteção e fornecimento de palha para o plantio direto e alimento para o consumo animal – sob a copa e arredores de 25 árvores nativas pertencentes a cinco espécies. O trabalho foi feito durante uma estação seca e outra chuvosa, em áreas de assentamentos rurais nos municípios de Nova Canaã do Norte e Nova Guarita, no nordeste do estado de Mato Grosso, parte da Bacia Amazônica.

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“Essas paisagens são caracterizadas por grandes extensões de pasto intercaladas com soja e vegetação nativa, o que nos levou a compreender melhor as interações entre as espécies e a atividade agropecuária”, conta Alexandre de Azevedo Olival. Ele é professor e pesquisador da UNEMAT e coautor do estudo. De acordo com Olival, ter espécies de árvores nativas como aliadas nos pastos traz múltiplos benefícios, diante da importância do controle do desmatamento, uma das fontes de emissão de gases de efeito estufa para a atmosfera.

“Além do efeito positivo frente às mudanças climáticas, é preciso considerar que a demanda mundial por alimentos vem crescendo. Ela amplia o domínio da agricultura sobre as paisagens vegetais tropicais, que já possuem 50% de seu território tomados pela atividade”, alerta. As pastagens são a causa final do desmatamento de dois terços das terras nos neotrópicos. Essa região abrange a América Central, o sul da Flórida, nos Estados Unidos, todas as ilhas do Caribe e a América do Sul. “Nosso estudo demonstra que não precisa ser assim”, avalia. Ainda de acordo com o pesquisador, o trabalho será expandido a novas espécies, em diferentes territórios.

Fonte: Agência Bori.

Publicado originalmente em 17/12/2021.

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Sepultura de bebê feminino decorada com miçangas de concha furada, pingentes e uma garra de coruja ou gavião é encontrada na Itália. Crédito Jamie Hodkins/Universidade do Colorado em Denver

Arqueólogos descobriram a sepultura de um bebê do sexo feminino mais antiga da Europa, com cerca de 10 mil anos de idade — atribuída a uma sociedade Mesolítica de caçadores-coletores. O túmulo, localizado no noroeste da Itália, continha mais de 60 miçangas de conchas furadas, 4 pendentes e uma garra de gavião ou coruja, mostrando que a falecida já era considerada parte da comunidade. 

O estudo sobre a escavação da caverna e análise do sítio arqueológico foi publicado no periódico Nature Scientific Reports e ajudou arqueólogos a entender melhor as dinâmicas sociais internas desses grupos. 

A descoberta da sepultura

Esse sítio arqueológico foi inicialmente descoberto pelos pesquisadores em 2015, na caverna Arma Veirana — um local comumente frequentado pelos moradores locais. A equipe começou a investigar o local depois que detectaram a presença de saqueadores revirando o interior da caverna. 

Durante o início da escavação, foram descobertas ferramentas datadas de mais de 50 mil anos — atribuídas a Neanderthais europeus — e sinais de que a caverna foi usada para cozinhar e consumir refeições: ossos de alces e javalis selvagens com marcas de corte e restos de gordura carbonizada. Para entender melhor a configuração do sítio, os pesquisadores iniciaram uma análise estratigráfica das camadas de solo da caverna. Isso, por sua vez, os levou a adentrar em uma seção mais profunda, onde a sepultura foi descoberta. 

Caverna Arma Veirana, onde foi feita a descoberta. Crédito Dominique Meyer.

“Eu estava escavando em um quadrante adjacente e lembro de ter olhado para o lado e pensar ‘nossa, que osso estranho,’” afirma Claudine Gravel-Miguel, coautora do artigo. Segundo a pesquisadora de pós-doutorado no Instituto das Origens Humanas na Universidade do Estado do Arizona (ASU, EUA), ela encontrou a sepultura após desenterrar dezenas de miçangas de concha furada, em 2017. “Rapidamente ficou claro que não apenas estávamos olhando para um crânio humano, como também era de um indivíduo muito jovem. Foi um dia bastante emocionante.”

Em seguida, o grupo utilizou ferramentas de dentista e um pequeno pincel para expor o restante da sepultura e dos adornos utilizados para decorá-la. Dessa forma, eles apelidaram o esqueleto do bebê de “Neve”, e levaram o material encontrado para análise em laboratório.

Entendendo “Neve”

Uma análise detalhada de sua dentição revelou diversos aspectos da vida de Neve. O tecido e estrutura dos dentes revelaram que seu corpo era de um bebê do sexo feminino muito jovem, que morreu entre 40 e 50 dias após o nascimento, por causas desconhecidas. 

Além disso, a investigação indicou que a mãe de Neve sofreu algum tipo de trauma durante a gestação — de 47 a 28 dias antes do nascimento —, causando uma interrupção no crescimento dos dentes. Ao analisar o carbono e nitrogênio na composição desses tecidos, os pesquisadores concluíram que sua dieta — durante e no curto período após a gestação — era focada em plantas e animais terrestres. Seu DNA, por sua vez, revelou que ela fazia parte do haplogrupo U5b2b de mulheres europeias.

Esqueleto de Neve, com alguns dos adornos encontrados na sepultura. Crédito Hodgkins et. al./Nature Scientific Reports

Os arqueólogos também realizaram uma datação por radiocarbono na sepultura: Neve viveu há 10 mil anos atrás. Assim, a data ajudou a atribuir a sepultura a uma sociedade pré-histórica de caçadores-coletores do período Mesolítico. “O Mesolítico é particularmente interessante,” afirma Caley Orr, coautor do estudo. Ele é paleoantropólogo e anatomista da Universidade de Medicina de Colorado (EUA) e doutor na ASU. “Ele seguiu o fim da última Era Glacial e representa o último período em que caçar e coletar era a principal maneira de sobreviver. Então, é um período realmente importante para entender a pré-história.”

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Datada desse período, Neve é a sepultura de um bebê feminino mais antiga da Europa, e ajudou a tornar os hábitos culturais de sua sociedade um pouco mais claros para os arqueólogos do grupo. “Existe um registro decente de sepulturas humanas de por volta de 14 mil anos atrás,” afirma Jamie Hodgkins, paleoantropólogo da Universidade de Colorado em Denver (EUA) e doutor pela ASU. “Mas o fim do Paleolítico Superior e o começo do Mesolítico são pouco conhecidos em relação a práticas de sepultamento. As sepulturas infantis são especialmente raras; portanto Neve adiciona informações importantes para preencher essa lacuna.”

Práticas mesolíticas de sepultamento

O que mais chamou a atenção dos pesquisadores foi a quantidade e diversidade de adornos na sepultura. Gravel-Miguel analisou as dezenas miçangas de concha furada encontradas junto com Neve, e observou que algumas possuíam marcas de desgaste. Isso indica que não foram fabricadas unicamente para o sepultamento, mas foram carregadas por outros membros da comunidade antes de serem presenteadas para Neve. 

Achados arqueológicos como esses indicam para os pesquisadores que bebês como esse eram vistos como uma parte integrante de suas sociedades. Eles participavam das práticas culturais e eram dignos de um funeral tão elaborado quanto os de membros adultos. Nesse sentido, a comunidade não discriminava por idade ou sexo.

Uma prática semelhante também pôde ser observada em uma outra sepultura, de 11,5 mil anos atrás, com dois bebês, encontrada em Upward Sun River, Alasca (EUA). Dessa forma, é possível concluir que o tratamento de Nevi não é uma exceção, e, segundo Hodgkins, deve possuir uma origem em uma cultura ancestral, compartilhada tanto por povos europeus como pelos que emigraram para as Américas. Ou, talvez, a prática pode ter se originado de forma independente, nas duas sociedades.

Para Hodgkins, a descoberta também é importante no sentido de destacar o protagonismo feminino em sociedades do passado, muitas vezes ignorado na arqueologia, dominada por profissionais homens. “Estudos arqueológicos tendem a focar em histórias e papéis masculinos. Assim, ao fazer isso, deixam muitas pessoas de fora das narrativas. Sem análises de DNA, essa sepultura ricamente decorada talvez tivesse sido interpretada como masculina,” afirma ela.  

Publicado em 16/12/2021.

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Fóssil de rinoceronte branco, da espécie Ceratotherium simum, carrega pistas sobre a formação do deserto do Saara. Crédito Jan van der Made

Hoje, podemos olhar para imagens de satélite e será possível indicar facilmente que o Saara é o maior deserto quente do planeta. Ele possui 9,2 milhões km² e abrange 10 países no norte da África. Suas temperaturas chegam a extremos de 50°C de dia e -10°C à noite. Mas nem sempre foi assim. A descoberta de fósseis de rinocerontes brancos, Ceratotherium simum, e auroques, Bos primigenius — uma espécie extinta de bovino selvagem — ajuda a explicar o processo gradual de desertificação da região.

Os fósseis foram encontrados no mesmo sítio, localizado em Oued el Haï, no noroeste do Marrocos, e estudados por uma equipe internacional de pesquisadores. Eles foram datados entre 57 e 100 mil anos atrás. Suas conclusões foram publicadas em um artigo no periódico Historical Biology. Uma análise geomorfológica e geológica do sítio foi realizada pelo geólogo Alfonso Benito Calvo, do Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (Espanha) e coautor do trabalho. Ela concluiu que os fósseis puderam ser preservados devido a sua localização. Eles estavam em um vale de platô elevado, com baixa capacidade de incisão de intempéries.

Segundo o artigo, a presença desses animais de grande porte na região ajuda a entender melhor as mudanças climáticas que levaram a desertificação do Saara. Isso pois os fósseis dessas espécies não poderiam ter sido encontrados na região se esta não atendesse às suas condições de sobrevivência. 

Clima do Saara nos fósseis

A presença dos animais é especialmente útil para entender a evolução da temperatura e umidade da região Magrebe do Saara. Ela é composta por Marrocos, Argélia, Tunísia, Mauritânia, Líbia e Saara Ocidental. 

Hoje, o Magrebe é considerado na zoogeografia — vertente da geografia que estuda a distribuição de espécies animais — como parte da região paleoártica. Esta se estende para toda a Europa, grande parte do Oriente Médio e diversos outros países asiáticos ao norte do Himalaia. Apesar de pouco intuitiva, a classificação indica que o Magrebe tem muito mais em comum com esses países do que com a África Subsaariana, parte da região afro-tropical. 

Essa “separação” deve ter ocorrido principalmente por causa de quedas na temperatura do planeta — o mesmo tipo de mudança climática que levou ao início e fim dos períodos glaciais. Assim, o Saara, antes “verde” e mais próximo do que hoje se encontra na região afro-tropical, perdeu muita umidade, isolando-se do sul do continente. 

Fóssil de auroque, Bos primigenius, um bovino selvagem já extinto. Crédito Jan van der Made

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Além disso, o artigo afirma que a espécie de rinoceronte branco do fóssil, Ceratotherium simum, se espalhou pelo Magrebe e substituiu uma espécie já instalada, a Ceratotherium mauritanicum. Esse processo ocorreu durante o “período de Saara Verde”, entre 80 e 85 ou 100 e 105 mil anos atrás, mas depois da região já ter adquirido as características paleoárticas que a permitiram sua adaptação.

Analisar os requerimentos para sobrevivência das espécies e traçar seus territórios através dos fósseis é uma das maneiras de conhecer mais detalhadamente a história climática da região, afirma o artigo. “A proporção de espécies paleoárticas que encontramos em sítios no norte da África aumenta durante períodos mais recentes. Isso confirma a teoria geral, mas essas descobertas também nos permitem saber como o deserto do Saara se formou.  Isso pois o processo não aconteceu do dia para a noite”, afirma Jan van der Made, pesquisador do Museo Nacional de Ciencias Naturales (Espanha) e coautor do estudo. “Continuar encontrando fósseis de diferentes épocas também nos permite reconstruir como era o clima na sua zona, além de coletar as informações necessárias para futuros modelos climáticos“, explica ele. 

Publicado em 22/12/2021.

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Teoria propõe que a misteriosa matéria escura corresponde, na verdade, aos buracos negros e sua gravidade. Crédito Universidade de Miami

Estudo propõe uma nova teoria de evolução do Universo, que pode explicar a natureza da matéria escura. Ela existiria como “buracos negros primordiais”, formados no instante após o Big Bang, que teriam conduzido toda a formação de galáxias a partir de então. Se a teoria estiver correta, ela também pode responder a diversos outros questionamentos da astrofísica em aberto.

Cientistas vêm há anos tentando encontrar uma explicação para a matéria escura, mas essa substância misteriosa nunca foi observada diretamente. Ainda assim, percebemos sua existência através dos cálculos de massa de galáxias. Elas são muito mais pesadas do que a soma da massa de toda a sua matéria ordinária — os átomos e partículas que conhecemos, de estrelas, planetas, etc. O restante, responsável por boa parte da gravidade que as mantém unidas, é a matéria escura. 

Até agora, sua natureza exata é desconhecida. Muitas tentativas de detecção procuram por novas partículas ou novas propriedades físicas desconhecidas para explicá-la — ainda sem sucesso.

Buracos negros agindo como matéria escura

Escapando desse paradigma, cientistas da Universidade de Yale, Universidade de Miami (ambos nos EUA) e da Agência Espacial Europeia (ESA, na sigla em inglês), propuseram em seu artigo, publicado no The Astrophysical Journal, que matéria escura e buracos negros são a mesma coisa. “Nosso estudo prevê como o Universo primitivo deve ter funcionado se, ao invés de partículas desconhecidas, a matéria escura fosse constituída de buracos negros formados durante o Big Bang”, afirma Nicco Cappelluti. Ele é o principal autor da pesquisa e professor associado na Universidade de Miami. 

Essa mudança tem implicações profundas no entendimento da evolução do Universo. Segundo a teoria “padrão”, após o Big Bang, o Universo passou por uma longa “Era das Trevas”, na qual não havia astros ou outras estruturas. Em seguida, formaram-se as primeiras estrelas que subsequentemente se organizaram em galáxias — assistidas pela gravidade da matéria escura. Mas, se os chamados “buracos negros primordiais” vieram primeiro, as galáxias teriam se organizado ao redor deles e sua gravidade muito mais cedo do que antes imaginado, formando os buracos negros supermassivos hoje observados nos centros de muitas delas. Dessa forma, os buracos negros corresponderiam à matéria escura e seu papel na evolução do Universo.

Assim, a teoria “teria diversas implicações importantes”, explica Cappelluti. “Primeiro, não precisaríamos de [teorias] ‘físicas novas’ para explicar a matéria escura. Mas, mais importante, a explicação ajudaria a responder a uma das questões mais importantes da astrofísica moderna: como buracos negros supermassivos poderiam crescer a tamanhos enormes tão rápido no Universo primitivo? Trabalhando com os mecanismos que observamos no Universo moderno, eles não teriam tempo suficiente para se formar”. Além disso, o pesquisador também destaca que a teoria daria uma solução ao mistério de por que a massa de galáxias sempre é proporcional à massa do buraco negro supermassivo em seu centro. 

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“Buracos negros de diferentes tamanhos ainda são um mistério”, afirma Günther Hasinger. Ele é diretor de ciência da ESA e coautor do estudo. “Não entendemos como buracos negros supermassivos poderiam crescer a tamanhos enormes no período relativamente curto em que o Universo existe.”

Assim, para explicar isso, o estudo sugere que buracos negros primordiais agiram de forma a estruturar as galáxias, agregando o material o seu redor com sua gravidade — como faria a matéria escura — e crescendo rapidamente. 

“Buracos negros primordiais, se eles existem, poderiam ser as sementes das quais todos os buracos negros supermassivos crescem, incluindo o no centro da Via Láctea”, explica Priyamvada Natarajan. Ela é coautora do estudo e professora de astronomia e física em Yale. “O que eu pessoalmente acho muito interessante sobre essa ideia é a maneira como ela unifica de forma elegante os dois problemas muito desafiadores com os quais eu trabalho: sondar a natureza da matéria escura e da formação dos buracos negros — e resolve ambos de uma vez só”.

Outra questão que a existência dos buracos negros primordiais responde é um excesso de emissões de radiação infravermelha sincronizadas com raios-x, detectada de fontes muito distantes — e, portanto, antigas. Segundo os pesquisadores, o crescimento desses objetos no Universo primitivo emitiria uma assinatura desse tipo.

A contribuição de Stephen Hawking Bernard Carr

Mesmo inovadora, a ideia é baseada em uma teoria de Stephen Hawking e do físico Bernard Carr, proposta nos anos 1970. Eles acreditavam que, frações de segundo após o Big Bang, ocorreram pequenas variações na densidade do Universo. Elas teriam deixado o espaço ondulado, com regiões de maior massa que se agregaram em buracos negros durante o Universo primitivo. 

A teoria não ganhou muita adesão da comunidade científica. Mas os pesquisadores do artigo acreditam que, com algumas modificações, ela pode estar correta.

Colocando a teoria em teste

Como muitas outras teorias, é preciso ter cuidado com conclusões precipitadas. Mas os pesquisadores poderão comprovar ou desbancar sua teoria muito em breve, com o lançamento do Telescópio Espacial James Webb (JWST), o novo carro-chefe das observações astronômicas. Com seus detectores infravermelhos poderosos, ele poderá observar emissões que estão viajando há mais de 13 bilhões de anos pelo Universo. 

Assim, se a teoria estiver correta e buracos negros primordiais realmente surgiram após o Big Bang, o JWST deve ser capaz de observar um maior número de estrelas se formando ao seu redor durante o Universo primitivo, agregadas por sua gravidade. “Se as primeiras estrelas e galáxias se formaram durante a chamada “Era das Trevas”, o JWST deve poder observar suas evidências”, afirma Hasinger.

Outro projeto, liderado pela ESA, também deve ajudar na comprovação: a Antena Espacial de Interferômetro a Laser, ou LISA, na sigla em inglês. Quando for lançada, nos anos 2030, ela poderá detectar emissões características de buracos negros primordiais, nos momentos em que dois deles colidem e se unem em um só.

Publicado em 22/12/2021.

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Ilustração da posição do embrião no ovo de dinossauro, há mais de 66 milhões de anos. Crédito Lida Xing

Um ovo de dinossauro fossilizado, com um embrião nos últimos estágios de seu desenvolvimento preservado em seu interior, revela em novo estudo que tanto alguns dinossauros como aves modernas se encaixam na mesma posição antes de romper a casca do ovo. O espécime, datado entre 72 e 66 milhões de anos atrás, mostra que existem conexões ainda mais íntimas entre os animais do passado e aqueles que podemos ver de nossas janelas todos os dias. 

O fóssil analisado no estudo, publicado no periódico iScience, foi inicialmente encontrado em Ganzhou, no sul da China, em um conjunto de rochas do Cretáceo Superior, em 2000. Entretanto, apesar da suspeita de se tratar de um ovo de dinossauro, ele permaneceu em armazenamento até a construção do Museu de História Natural Yingliang Stone nos anos 2010, quando foi redescoberto e estudado pela sua equipe — até a publicação recente dos trabalhos. 

“O espécime foi identificado como um fóssil de ovo de dinossauro, então a preparação de foi conduzida e, eventualmente, ela revelou o embrião escondido em seu interior”, explica Lida Xing, professor da Universidade Chinesa de Geociências, em  Pequim. Ao encontrar o embrião, os pesquisadores o deram um apelido: “Foi assim que o ‘Bebê Yingliang’ foi trazido à luz”, afirma ele.

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Após as análises de seu crânio aprofundado e sem dentes, o grupo concluiu que o espécime pertencia à subordem dos terópodes — dinossauros que andam sobre duas patas, como aves atuais — e à micro-ordem dos oviraptossauros. Por isso, devido aos seus formatos de bico variados, acredita-se que esses animais podiam adotar dietas diversificadas, adaptando-se a muitos territórios. Dessa forma, eles eram comuns na Ásia e América do Norte durante todo o Cretáceo e possuem um parentesco próximo com pássaros modernos. 

Fóssil do Bebê Yingliang. Crédito Lida Xing

“Os embriões de dinossauro estão entre os fósseis mais raros, e a maioria deles está incompleta, com os ossos deslocados”, disse Fion Waisum Ma, uma das autoras principais do artigo e pesquisadora de pós-doutorado na Universidade de Birmingham (Inglaterra). “Nós estamos muito entusiasmados com a descoberta do Bebê Yingliang, — ele está preservado em ótimas condições e nos ajuda a responder muitas questões sobre o crescimento e reprodução de dinossauros”.

O encaixe dentro do ovo

Porém, o que mais intrigou os cientistas foi a posição na qual que foi encontrado. O Bebê Yingliang está “encaixado” na ponta mais arredondada do ovo, com sua coluna dobrada e cabeça entre as pernas, olhando para baixo. Assim, nessa posição, o embrião de 27 centímetros de comprimento (entre a cabeça e a cauda), se acomodou dentro do ovo alongado de apenas 17 cm.

Um encaixe como esse nunca antes havia sido observado em dinossauros, porém é muito comum em aves modernas. Quando elas estão prestes a chocar, o sistema nervoso central promove movimentos involuntários para encaixá-la nessa posição, visando aumentar as chances de sobrevivência durante o nascimento. 

“É interessante saber que esse embrião de dinossauro e uma galinha se posicionam da mesma forma dentro do ovo.” afirma Ma. “Isso possivelmente indica comportamentos similares antes da saída do ovo”.

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Antes da descoberta, acreditava-se que o surgimento desse procedimento de encaixe era relativamente recente, tendo evoluído em aves, muito depois da era dos dinossauros. Mas o ovo do Bebê Yingliang indica que ele pode ter surgido em terópodes anteriores, sendo posteriormente transmitido às aves atuais. Ainda assim, os pesquisadores advertem que são necessárias outras descobertas para verificar essa hipótese.

“O embrião dentro de seu um ovo de dinossauro é um dos fósseis mais bonitos que eu já vi,” afirma Steve Brusatte. Ele é professor da Universidade de Edinburgh (Escócia) e pesquisador na equipe. “Esse pequeno dinossauro pré-natal se parece com um pássaro bebê enrolado dentro de seu ovo, o que é ainda mais evidência que muitas características dos pássaros de hoje evoluíram nos seus ancestrais dinossauros”, explica ele.

Publicado em 21/12/2021.

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Imagem mostra corpo embrióides formado de células de rato. As células-tronco foram marcadas de verde, as vermelhas indicam os trechos se diferenciando em placenta e o branco a diferenciação em membrana. Crédito © Photo: Jan Langkabel/University of Bonn

Cientistas descobriram um novo método para criar estruturas semelhantes e embriões em um estudo utilizando células de ratos. Essas estruturas, conhecidas como “corpos embrióides”, são aglomerados esféricos de células-tronco que se comportam de forma semelhante a embriões reais em desenvolvimento e, portanto, poderiam ser utilizados para substituir animais em testes relacionados à fertilidade e à malformação de órgãos.

Apesar dos avanços nos estudos de células-tronco, o desenvolvimento de seres multicelulares como os humanos ainda é pouco compreendido. As bilhões de células de um adulto são geneticamente idênticas ao zigoto — a primeira célula fecundada — que o originou. Assim, a princípio, deveriam ter as mesmas capacidades — mas não é o que ocorre. 

Conforme o embrião de qualquer animal se desenvolve, as células que antes poderiam se transformar em qualquer outro tecido (células-tronco totipotentes) passam a se “diferenciar”, ou se especializar em um tipo celular presente em adultos. Neurônios, músculos, órgãos, etc são exemplos desses tipos. Este processo ao mesmo tempo permite com que elas se tornem úteis e desempenhem funções complexas, mas também as faz perder a flexibilidade de se tornar qualquer tecido a partir dos sinais químicos que recebe. A explicação para essa perda na flexibilidade é a ativação de certos programas genéticos, que colocam as células do embrião em um caminho de desenvolvimento sem volta.

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Para que esse processo ocorra sem problemas, é necessária muita coordenação interna. O que antes era um conjunto de células-tronco precisa formar olhos, braços e pernas, órgãos internos, o sistema nervoso e muitas outras estruturas todas no lugar certo em relação umas às outras. E não há um coordenador geral que as oriente nesse processo. “O desenvolvimento de embriões é em grande parte baseado na auto-organização”, explica Hubert Schorle, coautor do estudo e professor do Instituto de Patologias na Universidade de Bonn. “Cada célula libera substâncias químicas mensageiras ao seu redor, ajudando a determinar o destino de suas vizinhas”. A melhor analogia seria uma orquestra sem maestro: os músicos tentam apenas acompanhar uns aos outros, de forma independente. 

As células-tronco do estudo

É justamente esse complicado processo que o estudo, publicado no periódico Nature Communications, ajuda a compreender. Os pesquisadores trabalharam com células-tronco embrionárias (pluripotentes) de ratos, um tipo intermediário de células-tronco: não são tão flexíveis quanto as totipotentes características do início do desenvolvimento do embrião, nem são tão diferenciadas quanto as células-tronco multipotentes — presentes em adultos e capazes de tornar-se apenas células do tecido do qual se originaram. 

Essas células-tronco embrionárias (ou células ES, na sigla em inglês) podem se tornar diversos outros tecidos, mas nem todos. Schorle destaca que elas não podem formar nem a membrana que envolve o embrião, nem a parte da placenta gerada por ele. Essas estruturas, chamadas de “tecidos extraembrionários” vêm apenas de células-tronco totipotentes. Ao contrário das células ES, as totipotentes deixam de existir rapidamente com o crescimento, e não há meios de reverter células diferenciadas para este estágio inicial.  

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Portanto, ao reunir um grupo de células ES, elas não serão capazes de funcionar como um embrião. Elas estão muito diferenciadas para isso, e não poderão formar os tecidos extraembrionários, essenciais para o desenvolvimento. Mas há uma alternativa: “nós modificamos geneticamente algumas células ES no nosso estudo”, explica Jan Langkabel, colega de Schorle e coautor do trabalho. Ele é pesquisador no Centro Alemão de Doenças Degenerativas e no Instituto LIMES da Universidade de Bonn. “Depois disso, algumas células ES foram capazes de formar a membrana, e outras puderam formar a parte embrionária da placenta”, explica ele.

Em seguida, os pesquisadores juntaram os dois grupos de células ES modificadas (mas ainda não diferenciadas) com as células ES originais. A partir daí, elas puderam se organizar de forma independente, de forma semelhante a um embrião, se diferenciando até formar um corpo embrióide.  “Ele se parecia com um embrião de rato de 5 dias de vida,” afirma Horne. “Portanto, a mistura desordenada de três tipos celulares evoluiu em uma estrutura rigorosamente ordenada, muito parecida com uma que emerge normalmente de um zigoto”. 

A atividade genética dos embriões confirmou essa conclusão. Os grupos diferenciados de células do corpo embrióide possuíam um comportamento semelhante ao que se esperava das células correspondentes em um embrião. 

Um possível substituto para testes em animais?

Produzir corpos embrióides que se comportassem dessa maneira já era possível. Mas o processo era muito mais trabalhoso, caro e demorado. Ele consistia em cultivar diversas linhagens de células ES, orientando-as para formar cada uma das estruturas necessárias. Estas, por sua vez, eram posteriormente “montadas” para formá-lo.

Agora, ao utilizar as capacidades de auto-organização e coordenação das próprias células, o procedimento é muito mais simples. “Nós trabalhamos em apenas uma cultura”, explica Schorle. “Então ligamos o ‘programa’ da placenta depois de um certo tempo em uma parte das células, e o da membrana em outra parte. O resto apenas acontece, do jeito que está e por si mesmo, através da auto-organização”.

O próximo passo dos pesquisadores é tentar fazer o mesmo processo, mas com células de macacos. Como a sua produção é muito mais fácil, se o projeto for bem-sucedido, eles poderiam oferecer alternativas aos experimentos em animais, especialmente em testes de toxicidade. Se a substância é tóxica para o corpo embrióide ou lhe causa alguma má formação, ela deve fazer o mesmo com embriões reais. “O uso destes embrióides poderia substituir ao menos alguns desses”, afirma Schultze.

Publicado em 20/12/2021.

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