Cientistas criaram um material “quase vivo” que tem metabolismo e pode se reproduzir sozinho

Engenheiros da Universidade Cornell (EUA) criaram um material que possui três características principais de vida: metabolismo, automontagem e organização.

Para chegar neste ponto, utilizaram DNA para fabricar um biomaterial com características “vivas”.

O processo foi apelidado de DASH – “DNA-based Assembly and Synthesis of Hierarchical materials” ou “montagem e síntese baseadas em DNA de materiais hierárquicos”.

O objetivo dos cientistas não é criar uma nova forma de vida, mas sim uma máquina com características naturalistas. “Não estamos criando algo vivo, estamos criando materiais muito mais vivos do que já foi visto antes”, disse Dan Luo, professor de engenharia biológica e ambiental e um dos autores do novo estudo.

Metabolismo

Para sobreviver, um organismo vivo deve ser capaz de gerar novas células, descartando as antigas e os resíduos. É esse processo que os engenheiros da Cornell tentaram duplicar usando o DASH.

Eles criaram um biomaterial que pode se “montar” por conta própria a partir de blocos de construção em nanoescala.

A principal inovação da pesquisa é o metabolismo codificado no biomaterial. Esse metabolismo é o sistema pelo qual o material é “sintetizado, montado, dissipado e decomposto de forma autônoma e de maneira controlada e hierárquica, usando processos biológicos”, de acordo com os cientistas.

Em detalhes

As moléculas de DNA inseridas no material foram duplicadas centenas de milhares de vezes, resultando em cadeias de DNA repetidas com poucos milímetros de comprimento.

Em seguida, os pesquisadores injetaram uma solução em um dispositivo microfluídico especial para facilitar a biossíntese.

Este fluxo “lavou” o material, fazendo com que o DNA sintetizasse seus próprios filamentos. O material até tinha sua própria forma de locomoção: no caso, a extremidade dianteira crescia enquanto a extremidade final se degradava, fazendo com que ele se “arrastasse para frente”.

“O projeto ainda é primitivo, mas mostra uma nova rota para criar máquinas dinâmicas a partir de biomoléculas. Demos um primeiro passo para a construção de robôs naturais por meio de metabolismo artificial”, explicou Shogo Hamada, principal autor da pesquisa e professor no laboratório de Luo. “Mesmo a partir de um design simples, fomos capazes de criar comportamentos sofisticados. O metabolismo artificial poderia abrir uma nova fronteira na robótica”.

Próximos passos

O material criado durou dois ciclos de síntese e degradação, mas os pesquisadores pensam que sua longevidade pode ser estendida. Isso poderia levar a mais gerações do material, resultando eventualmente em uma “máquina de autorreprodução realista”, segundo Hamada.

O próximo passo da pesquisa é descobrir como fazer o material reagir a estímulos (evitando os prejudiciais) e procurar luz ou alimento por conta própria.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica Science Robotics.

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Nova definição mundial do quilograma entra em vigor

A partir desta segunda-feira (20/05) entra em vigor a nova definição do quilograma. Até então a unidade de medida de peso tinha como referencial um objeto físico, o IPK, um cilindro de platina e irídio com 3,9 centímetros de tamanho. Agora, a definição será feita a partir de uma constante matemática.

A decisão pela troca do padrão foi tomada no fim de 2018 pela Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), em Versalhes, na França. O motivo para mudança foi o desgaste do cilindro IPK, que sofreu uma variação ínfima de peso. O objeto é conservado desde 1889 no Escritório Internacional de Pesos e Medidas na cidade francesa de Sevres. Com a ação do tempo, houve uma mínima desintegração do Grande K.

Com a constante matemática (chamada de Constante de Planck), não há risco de o peso variar. Para que ela possa ser calculada é necessário o uso de um equipamento de alta precisão chamado de balança de Kibble. Como agora esse dispositivo se provou suficientemente confiável para realizar o cálculo de padronização do quilo, decidiu-se deixar de lado o Grande K.

Na prática, não haverá nenhuma mudança imediata. Por segurança, o padrão baseado no cilindro não será aposentado de vez. Os dois sistemas deverão conviver paralelamente por alguns anos. Isso porque a balança de Kibble é muito cara e muitos países ainda não têm condições de bancá-la. No Brasil, o Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro) guarda uma cópia do IPK (feita com uma liga de 90% de platina) que continuará a servir de referência nacional. 

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Jovem de 17 anos cria nanopartículas que matam células cancerígenas

A estudante norte-americana Angela Zhang desenvolveu uma promissora pesquisa sobre células que podem ajudar na cura do câncer.

Angela é uma das cabeças pensantes por trás de um projeto de criação de nanopartículas que podem exterminar células cancerígenas. O detalhe é que a jovem californiana desenvolve essa pesquisa desde os 15 anos.

As nanopartículas, utilizando uma matéria química à base de salinomicina, conseguem identificar tumores e se fixam no núcleo deles. Quando os pacientes são submetidos à ressonância magnética, os tumores aparecem com muito mais facilidade.

Então, com o uso da luz infravermelha, os médicos ativam as nanopartículas, que derretem, liberando uma droga capaz de matar o tumor de dentro para fora.

A adolescente conta que desde o primeiro ano do ensino médio lê teses de doutorado sobre o assunto. No segundo ano, obteve acesso a um laboratório da Universidade de Stanford para conduzir sua própria pesquisa sobre células cancerígenas. Ela afirma que encara o seu trabalho como um quebra-cabeças que precisa ser resolvido.

Graças à descoberta, Angela faturou 100 mil dólares (R$ 400 mil) em um concurso nacional de ciência da Siemens.

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Katie Bouman, a cientista por trás da imagem do buraco negro.

Katie junto dos discos rígidos que contem os dados sobre a pesquisa do buraco negro.

Katherine Louise Bouman tem 29 anos e é formada em Ciências da Computação no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos. Além disso, também cursou graduação em Engenharia Elétrica na Universidade de Michigan. Sua dissertação de mestrado, intitulada Estimando as Propriedades Materiais do Tecido Através da Observação do Movimento, recebeu o Prêmio Ernst Guillemin de Melhor Tese de Mestrado. Foi nessa época, com apenas 27 anos, que Katie apresentou a fórmula para o algoritmo que mais tarde permitiu a captura da primeira imagem do buraco negro.

Katie no momento em que viu a imagem do buraco negro.

Como membro da Event Horizon Telescope Collaboration, grupo do MIT, Katie passou a liderar a equipe de 200 cientistas na tentativa de extrair dados dos radiotelescópios. De acordo com o jornal Washington Post, ela estava trabalhando no algoritmo há quase 6 anos. “Eu tenho interesse em como podemos ver ou medir coisas que são consideradas invisíveis para nós”, ela disse ao jornal. Atualmente, Katie é pesquisadora de pós-doutorado no Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica e é professora no departamento de Computação e Ciências Matemáticas do Instituto de Tecnologia da Califórnia.

Astrônomos apresentam a primeira imagem de um buraco negro já registrada

A divulgação ocorreu em evento organizado pela Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos e por representantes do projeto 'Event Horizon Telescope' (EHT), uma rede de radiotelescópios espalhados pelo planeta. O anúncio foi feito em entrevistas coletivas simultâneas em Washington, Bruxelas, Santiago, Xangai, Taipé e Tóquio, informou a Reuters.

Os buracos negros são aglomerados com uma enorme massa de matéria concentrada em um volume reduzido, o que leva à distorção do espaço-tempo. A teoria geral da relatividade de Albert Einstein previa que qualquer estrela ou fóton que passasse perto do buraco negro seria capturado pela gravidade. Daí veio o nome: um local no espaço que 'engole' tudo que passa, até a luz.v

Jornal Hoje

Distância de 50 milhões de anos-luz

O buraco negro cuja imagem foi divulgada nesta quarta está no centro da galáxia M87, a cerca de 50 milhões de anos-luz da Terra, segundo os responsáveis pelo projeto internacional. Ele tem 40 bilhões de quilômetros de diâmetro - cerca de 3 milhões de vezes o tamanho de nosso planeta - e é descrito pelos cientistas como um "monstro".

A captação da imagem foi possível ao se observar o disco de acreção, um tipo de estrutura formada pelo movimento orbital ao redor de um corpo central, como se fosse água em um ralo. Perto do buraco negro, a formação do disco fica tão quente que brilha, emitindo luz (leia mais abaixo).

No fim do ano passado, pesquisadores anunciaram a confirmação da teoria da relatividade ao estudar uma estrela orbitando um buraco negro. Mas essa é a primeira vez que se observa um buraco negro diretamente.

Paul McNamara, astrofísico da Agência Espacial Europeia, disse à agência France Presse que a captação da imagem é uma "façanha técnica excepcional".

Como foi feita a imagem?

O projeto 'Event Horizon Telescope' (EHT) é formado por uma rede de radiotelescópios espalhados pelo planeta (veja no mapa abaixo).

Combinando esses observatórios por meio de uma técnica chamada interferometria, os astrônomos puderam reproduzir um observatório virtual do tamanho da Terra, com o qual "um jornal aberto em Paris poderia ser lido de Nova York", disse Frédéric Gueth, astrônomo e vice-diretor do Instituto de Radioastronomia Milimétrica (IRAM) na Europa, que participou da pesquisa.

"Como sabemos que os buracos negros existem? Pensamos, é claro, em um buraco negro como algo muito escuro. Mas a massa que ele suga forma um chamado disco de acreção, que fica tão quente que brilha e emite luz", explica McNamara. É essa a luz captada na imagem feita em combinação com os telescópios.

Pontos amarelos mostram onde estão os telescópios do projeto EHT. — Foto: Reprodução / First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole / The Astrophysical Journal Letters.

O resultado da pesquisa foi publicado no periódico científico “The Astrophysical Journal Letters”. Para chegar à imagem, os pesquisadores fizeram simulações de 420 cenários físicos diferentes.“Cada cenário é usado para gerar centenas de instantâneos em diferentes momentos da simulação, levando a mais de 62 mil objetos na Biblioteca de Imagens”, descreve o artigo científico.

Com isso, os pesquisadores fizeram um cronograma de observação do buraco negro e compararam as imagens obtidas com as previstas.

Eles apontam que, em primeiro lugar, conseguiram comprovar a hipótese de que a matéria sugada pelo buraco negro produz um fluxo de acreção magnetizado. O anel tem forma assimétrica e é produzido “por uma combinação de lentes gravitacionais fortes e feixes relativísticos, enquanto a depressão do fluxo central é a assinatura observacional da sombra do buraco negro.”

A assimetria, de acordo com a publicação, é controlada pelo ‘spin’ (fluxo giratório), o que os leva a deduzir para que lado ele está se movimentando.

“Nos modelos de disco de coroamento (onde o momento angular da matéria e do buraco negro estão alinhados), a parede do funil, ou bainha do jato, gira com o disco e o buraco negro; nos modelos de disco com rotação contrária, a parede do funil luminoso gira com o buraco negro, mas contra o disco.”

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