Ao contrário do que muita gente acredita os cientistas James Watson e Francis Crick não foram os responsáveis pela descoberta do DNA!
Para relembrar, no século 19 um químico suíço chamado Friedrich Miescher conseguiu purificar o material nuclear de leucócitos (um dos tipos de “células brancas” do sangue) e o chamou de nucleína. Quer mais detalhes? Leia sobre esse feito acessando o texto anterior no final deste post!
Mas… por que os cientistas James Watson e Francis Crick são tão importantes? A grande contribuição deles foi elaborar um modelo da molécula de DNA concluindo algo tão inovador que rendeu um Prêmio Nobel: a descoberta de que a molécula de DNA existe como uma dupla-hélice tridimensional, um passo fundamental para entender como o DNA desempenha a função de armazenar a informação genética.
Phoebus Levene (1869-1940)
No entanto, existiram muitos pesquisadores importantes entre a descoberta da nucleína por Miescher em 1869 e o modelo da estrutura tridimensional proposto em 1953 por Watson e Crick. Sendo assim, preparei uma série de textos que contam um pouco sobre alguns desses principais momentos.
O personagem apresentado hoje é Phoebus Levene, um bioquímico russo que teve uma produção impressionante: foram mais de 700 artigos científicos sobre a química de moléculas biológicas. Ele foi um dos cientistas que continuou a investigar a natureza química da nucleína e pioneiro em muitos pontos da história do DNA, como:
Determinação da ordem em que os três componentes de um nucleotídeo, a unidade formadora de DNA e RNA, se organizam (fosfato-açúcar-base);
Identificação dos carboidratos (açúcares) que compõe o RNA (a ribose) e o DNA (desoxirribose);
Propor o arranjo correto das moléculas de RNA e DNA.
Como cada nucleotídeo tem várias possibilidades de ligação química, havia muitas formas alternativas dos mesmos se combinarem para formar os ácidos nucléicos. Depois de várias propostas de diferentes pesquisadores, o modelo de “polinucleotídeos” de Levene se mostrou correto. De acordo com seus estudos com leveduras esses ácidos eram compostos de uma série de nucleotídeos e cada nucleotídeo era formado por uma dentre quatro bases nitrogenadas, uma molécula de açúcar e um grupo fosfato.
Levene acertou na estrutura dos nucleotídeos.
A proposta inicial foi feita em 1919 e Levene usou os dados para desacreditar hipóteses de outros pesquisadores sobre a estrutura dos ácidos nucléicos. Em suas próprias palavras:
“Novos fatos e novas evidências podem causar sua alteração, mas não há dúvida sobre a estrutura de polinucleotídeos dos ácidos nucléicos de leveduras.”
Como previsto, vários fatos e evidências posteriores alteraram sua ideia. Apesar disso, a estrutura de polinucleotídeos era correta em muitos aspectos. Hoje sabemos que:
O DNA é composto de uma série de nucleotídeos e que cada nucleotídeo tem três componentes: um grupo fosfato, um açúcar (uma ribose no caso do RNA ou uma desoxirribose no caso do DNA) e uma única base nitrogenada.
Existem duas categorias básicas de bases nitrogenadas: as purinas (adenida [A] e guanina [G]), cada uma com dois anéis fundidos, e as pirimidinas (citosina [C], timina [T] e uracila [U]), cada uma com apenas um anel.
O RNA contém apenas A, G, C e U (sem T), enquanto o DNA contém A, G, C e T (sem U).
Com base nessas descobertas fica fácil entender que, sem o intenso trabalho de Phoebus Levene, talvez Watson e Crick jamais elaborassem a ideia do DNA como uma dupla-hélice que revolucionou a Biologia!
Referências bibliográficas e menções nesse post: Quem descobriu o DNA? (Ciensinando)
Levene, P. A. (1919) The structure of yeast nucleic acid. IV. Ammonia hydrolysis. Journal of Biological Chemistry 40, 415–424 (1919)
Dahm, R. (2007) Discovering DNA: Friedrich Miescher and the early years of nucleic acid research Human Genetics, 122 (6), 565-581 Pray, L. (2008) Discovery of DNA structure and function: Watson and Crick. Nature Education 1(1)
O senhor Whitson ensinava ciências para a 6ª série. No primeiro dia de aula ele nos falou sobre uma criatura chamada cattywampus, um animal noturno extinto durante a Era do Gelo. Ele passou para os alunos um crânio enquanto falava. Todos nós fizemos anotações e depois respondemos a um teste sobre a aula.
Quando recebi a prova corrigida fiquei surpreso. Havia um grande e vermelho X em todas as minhas respostas. Eu havia falhado. Devia haver algum engano! Eu havia escrito exatamente o que o professor Whitson havia dito na aula. Então percebi que todos na classe haviam falhado. O que havia acontecido?
Muito simples, o professor explicou. Ele havia inventado tudo o que falou sobre o cattywampus. Aquele animal nunca havia existido, ou seja, toda a informação em nossas anotações estava errada. Nós esperávamos crédito por respostas erradas?
Desnecessário dizer, nós ficamos revoltados. Que tipo de teste era esse e que tipo de professor ele era?
Nós deveríamos ter descoberto, o senhor Whitson disse. Afinal, equanto ele passava o crânio do cattywampus pela sala (que na verdade era o crânio de um gato), não estava afirmando que não havia sobrado nenhuma evidência do animal? Ele havia descrito sua incrível visão noturna, a cor de sua pelagem e muitos outros fatos que ele não poderia saber. Ele havia dado ao animal um nome ridículo e mesmo assim ninguém havia desconfiado. Os zeros em nossas provas iriam para a avaliação, ele disse. E eles foram.
O professor Whitson disse que esperava que aprendêssemos uma lição dessa experiência. Professores e livros didáticos não são infalíveis. Na verdade, ninguém é. Ele nos disse para nunca deixar nosso cérebro ficar desatento e a tomar satisfação sempre que pensássemos que ele ou qualquer livro estivessem errados.
Toda aula com o professor Whitson era uma aventura. Ainda posso lembrar de algumas aulas de ciências do começo até o final. Um dia ele nos disse que seu carro era um organismo vivo. Nós demoramos dois dias para bolar um argumento contrário que ele aceitasse. Ele não nos deixava sossegar até que houvéssemos provado não só que sabíamos o que era um organismo, mas também que tínhamos força para defender a verdade.
Nós levamos nosso recém-adquirido ceticismo para todas as nossas aulas. Isso causou problemas para os outros professores, que não estavam acostumados a serem desafiados. Nosso professor de história começava a falar sobre algum assunto e de repente alguém limpava a garganta com um “ram-ram” e dizia “cattywampus”.
Se alguém me pedisse uma proposta para solucionar os problemas de nossas escolas, ela seria o professor Whitson. Eu não fiz nenhuma grande descoberta científica, mas ele deu a mim e meus colegas de classe algo tão importante quanto: a coragem de olhar outra pessoa no olho e dizer que ela está errada. Ele também nos mostrou que você pode se divertir nesse processo.
Nem todo mundo vê valor nisso. Uma vez contei sobre o senhor Whitson a um professor de ensino fundamental, que ficou horrorizado. “Ele não devia ter enganado você assim”, disse.
Eu o olhei nos olhos e disse que ele estava errado.
O texto acima é um dos materiais mais interessantes que já vi sobre como o professor pode – e deve – ser o veículo de transformação de maior importância para os alunos. Sou da opinião que a proposta de ensino do prof. Whitson deve ser a pedra fundamental na formação de novos professores e na reciclagem dos veteranos, principalmente – mas não somente – nas disciplinas ligadas à Ciência.
Esse texto é uma tradução de um artigo de David Owen publicado no Reader´s Digest (Edição Asiática) em abril de 1992, extraído e disponibilizado na página do professor Aaron Tan Tuck Choy, da Universidade Nacional de Singapura. Chegou a mim via Twitter por um RT da @NatureNews dado por Leonardo Gedraite (@LeoGed).
No final de 2010 fui procurado pela Editora Zahar para avaliar um de seus lançamentos na área de Ciências. Prontamente agradeci e topei o convite para minha primeira experiência nessa atividade.
Alguns dias depois estava em minhas mãos o título “Pequenas Maravilhas: como os micróbios governam o mundo”, e fiquei muito satisfeito pois era um dos títulos da minha lista de leitura!
Vou começar com o resumo mais curto possível: “Pequenas Maravilhas” é uma ótima pedida para quem está começando a se interessar por Ciência e para professores que queiram informação para aumentar o interesse dos alunos. Mesmo assim, acadêmicos que não trabalhem diretamente com microrganismos conseguirão diversão e conteúdo numa leitura leve, bem estruturada e direta.
O livro foi premiado pela Associação Americana para o Progresso da Ciência como o “Melhor livro científico para jovens” de 2010. Talvez o grande mérito para essa vitória seja o cuidado do autor em transmitir uma variedade enorme de conteúdo sobre os microrganismos do modo mais simples e direto possível.
Percebi esse cuidado logo no 3° parágrafo do 1° capítulo, quando o mesmo transcreve parte da narração de uma partida de golfe (“golfe?!”, sim, golfe). Ao confessar sua ignorância no esporte e assumir não entender o acontecimento narrado no jogo (“foi bom?”, “foi ruim?”, “quem está melhor na partida?”, etc.), estava lançada a ideia fundamental que me fez criar o Ciensinando:
“… se você quiser realmente compreender um assunto, vai ter que falar um pouco da língua e entender algumas das regras, caso contrário vai morrer de tédio, sem entender nada do que está acontecendo.”
A frase acima é o ponto fundamental na divulgação de ciência. Temos muita gente excelente escrevendo sobre o assunto, mas por vezes a lacuna de conhecimento entre autores e leitures é tão grande que a mensagem é pouco absorvida e o público em geral a classifica simplesmente como “chata, desinteressante, longe do mundo em que eu vivo”.
E esse problema é real independentemente do autor. Sem o devido cuidado, mesmo jornalistas treinados podem cometer erros de tradução, interpretação ou de simplificação excessiva, transmitindo erros de conceito. Quando a divulgação é feita por cientistas, professores e blogueiros da área, o problema é o contrário: a dificuldade em transmitir o conhecimento contido ali sem usar muitos termos específicos (conhecidos como jargões), que, como os alunos dizem em aula, deixam todos que não conhecem o assunto “boiando”.
Aqui está o trunfo do livro e algo em que acredito e tento aplicar em todas as minhas aulas: a noção clara de que o ensino é uma via de mão dupla. A simplificação de termos complicados por professores, cientistas, jornalistas e etc. é essencial para atingir o maior número de pessoas possível, mas existe um mínimo de conhecimento sobre o “bê-a-bá” científico que o público precisa conhecer para não ocorrer o problema da “barreira do jargão”.
Na minha opinião, a responsabilidade de eliminar essa barreira é de quem transmite a mensagem. É algo que muitas vezes toma o foco principal em minhas aulas e o único motivo de eu ter começado a escrever este espaço.
E o conteúdo do livro?
Várias características fascinantes dos microrganismos estão lá. A importância da Escherichia coli para a Biologia Molecular, micróbios capazes se reproduzir a mais de 100°C, de sobreviver a 130°C e de nadar numa velocidade equivalente à de um homem nadando três piscinas olímpicas por segundo (!!!) são apenas alguns dos casos do livro. Alguns deles, adianto, aparecerão por aqui em breve!
Ao invés de se preocupar com as doenças horríveis que alguns desses microrganismos podem ocasionar, o foco está na grande diversidade de formas, mecanismos de sobrevivência e de interação com o ambiente que esses “bichinhos” podem ter. Sem dúvida é uma ótima forma de homenagear quem já habita a Terra a 3,8 bilhões de anos mas só foi notado pelos homens no século 17!
Nesse ponto só posso parabenizar o autor, Idan Ben-Barak, pela qualidade e simplicidade do texto, e a Editora Zahar, que trouxe o título para um país que, apesar de melhorar a cada ano, ainda possui uma certa carência de publicações científicas dirigidas ao grande público.
Espero que esse tipo de lançamento literário ocorra cada vez mais!
Nanotecnologia, microprocessadores, biotecnologia. Estamos acostumados a pensar nas coisas numa escala reduzida, um exemplo de como o nosso modo de pensar em determinado momento histórico é, em parte, produto da tecnologia à disposição.
Algum tempo atrás comecei a pensar em qual avanço tecnológico teria sido a maior contribuição para as Ciências Biológicas. Não estava tentando determinar o maior avanço ou a tecnologia mais complexa, mas a mais revolucionária.
Após considerar vários fatores, cheguei à minha conclusão: apesar de todos os avanços que vimos no último século, nada revolucionou tanto o mundo da Biologia como o microscópio!
Acredita-se que o primeiro microscópio tenha sido criado pelo holandês Hans Jannsen e seu filho Zacharias por volta de 1590. Os primeiros modelos não passavam de lentes de aumento mais potentes, mas seu impacto no estudo da natureza foi o grande responsável pelo desenvolvimento da Biologia que conhecemos hoje.
Foi assim que entre 1663 e 1664 Robert Hooke produziu o livro Micrographia, publicado em 1665. Além de ilustrações de suas observações, foi nesse livro que “nasceu” um dos termos fundamentais da Biologia. Ao observar cortes finos de cortiça, Hooke comparou a estrutura da cortiça às pequenas acomodações em que os monges viviam, que de tão apertadas pareciam celas de uma prisão. As “celas” de Robert Hooke (do Inglês cell) foram o momento em que o termo célula foi criado. Não é a toa que esse livro foi o primeiro best-seller científico da história.
Robert Hooke (1635-1703; esq.), autor de Micrographia (centro) que cunhou o termo célula observando cortes de cortiça (dir.).
Antoine Philips van Leeuwenhoek, por sua vez, é conhecido como o “Pai da Microbiologia”. Ele é considerado o primeiro microbiologista, pois ninguém antes dele havia observado e descrito organismos unicelulares. Inicialmente chamados de animáculos, quem hoje em dia nunca ouviu falar de microrganismos? O problema foi que em 1676, quando Leeuwenhoek comunicou seus achados à Royal Society of London (Sociedade Real de Londres), ninguém sequer imaginava a existência de seres vivos invisíveis a olho nu, de modo que a descoberta contestada. A reputação do cientista foi posta em cheque até a aceitação de suas observações, o que só aconteceu em 1680.
Leeuwenhoek (1632-1723; esq.), seu microscópio (centro) e o microscópio utilizado por R. Hooke (dir.).
Pensando em Hooke e Leeuwenhoek, fica evidente a importância do microscópio. Sem ele não teríamos a noção de que a vida tem dimensões muito menores do que podemos observar. Não conheceríamos os microrganismos (portanto saberíamos muito pouco sobre várias doenças, por exemplo), não teríamos descoberto que todos os organismos vivos são formados pela mesma unidade funcional (a célula) e não teríamos passado a estudar essas unidades funcionais para entender como a vida funciona.
Sem microscópio não haveria biologia celular, nem bioquímica ou biologia molecular. A revolução dos estudos com DNA e outras moléculas que aconteceu no século 20 e vivemos hoje em dia nunca seria possível. Por isso considero o desenvolvimento do microscópio a peça fundamental no avanço dos estudos biológicos.
Não consigo evitar de, pelo menos de tempos em tempos, imaginar o que pode ter passado pela cabeça de Leeuwenhoek quando observou microrganismos pela primeira vez. O que vocês pensariam se de repente descobrissem o mundo que seus olhos percebem é apenas uma fração de tudo que compõe o mundo real?
Deve ser parecido com o que sentiríamos ao descobrir que a cena abaixo é possível… Lembro de ter pensado no vídeo abaixo muito tempo depois de tê-lo visto no cinema pela primeira vez.
O texto acima é um exercício de opinião. Concorda comigo ou tem algum outro avanço tecnológico que ache mais importante? Compartilhe nos comentários!
Referências:
Fara, P. (2009). A microscopic reality tale Nature, 459 (7247), 642-644 DOI: 10.1038/459642a
Hooke, R. Micrographia: or, Some physiological descriptions of minute bodies made by magnifying glasses. London: J. Martyn and J. Allestry, 1665.
Texto inspirado pelo livro “Pequenas Maravilhas: como os micróbios governam o mundo”, escrito por Idan Ben-Barak e publicado no Brasil pela Editora Zahar, que me enviou um exemplar.
O livro foi indicado em 2010 como o “Melhor livro científico para jovens” pela Associação Americana para o Progresso da Ciência e trata de alguns dos temas mais interessantes e curiosos relacionados a diferentes microorganismos que são, no final das contas, os verdadeiros “donos” do planeta Terra.
Um dos melhores momentos das muitas de aulas de Inglês que fiz na adolescência era quando os professores traziam ou pediam para trazermos músicas para a aula. Era um modo de treinarmos os ouvidos e nos acostumarmos a ouvir o “Inglês sujo”, como alguns deles diziam, ao invés de um monte de atores pagos para falar calma e pausadamente nas fitinhas cassete (sim, sou meio velho) e CDs dos cursos de línguas.
Tá certo que de vez em quando eu precisava aguentar Shakira, Double You ou sei lá mais o que, mas na época eu dava o troco com Iron Maiden, Pantera e cia. Era divertido tentar entender a gritaria no meio de tanto barulho de guitarra, bateria, etc… Pensando nisso, sugiro duas músicas que trazem bastante conteúdo científico e que podem gerar ótimas discussões em qualquer sala de aula:
“Do the evolution” (Pearl Jam): Essa é manjada, mas a animação e a letra que dão uma visão pessimista do desenvolvimento humano abrem as portas para uma discussão que pode começar no próprio conceito de Evolução Biológica e terminar com um “mas o que diabos estamos fazendo da nossa vida?!”
Cenas de "Do the evolution" (Pearl Jam; à esquerda) e a capa de "Right here, right now" (Fatboy Slim, a direita). Infelizmente os vídeos não estão com incorporação habilitada, acesse o YouTube pelos links e aumente o som!
“Right here, right now” (Fatboy Slim): Aqui é o vídeo que contém toda a informação necessária para os alunos. Evolução biológica e o desenvolvimento humano (biológico e comportamental) são mostrados de modo irreverente e bastante crítico. Para o caso de haver alguma dúvida, a camiseta do gordinho na capa diz “Sou o número 1, prá que tentar fazer melhor?”, um soco direto na crença de que nós, humanos, somos a última palavra em evolução biológica das espécies.
Explicar química de macromoléculas pode ser um problema para os professores de Biologia. O assunto desperta pouco interesse na maioria dos alunos e, pensando nisso, compartilho duas experiências que uso para tentar fazer o estudo de pelo menos uma molécula mais interessante: o colesterol.
1. “Colesterol faz bem ou faz mal?”
A preocupação com a saúde fez com que as discussões sobre obesidade em países desenvolvidos e em desenvolvimento ficassem tão importantes quanto campanhas para combater a subnutrição de países pobres. Assim, é comum a mídia trazer informações sobre os males relacionados ao colesterol, de modo que todos já ouvimos ou lemos alguma coisa sobre o assunto.
Aproveitando esse fato procuro iniciar o tema com uma pergunta simples: “Colesterol faz bem ou faz mal?”.
Praticamente todos respondem “Faz mal!”, dando a entender que a pergunta tem uma resposta óbvia. Por isso, quando eu respondo “quem falou?” ou “depende!”, a surpresa gerada serve de gancho para explicar a parte química do tema.
Estrutura do colesterol.
O colesterol tem fórmula molecular C27H45OH e faz parte dos esteróides, uma classe de lipídios que contém um arranjo específico de quatro anéis de átomos de carbono.
A figura ao lado foi retirada do site Cholesterol-and-health.com e é extremamente didática para explicar a estrutura da molécula:
A cor vermelha destaca o grupo polar hidroxila ( – OH), que caracteriza a molécula de colesterol como um álcool (de acordo com as funções orgânicas) e que fornece alguma solubilidade em água;
A cor verde mostra o arranjo de anéis de carbono específico conhecido como a “assinatura dos esteróides”;
A cor azul corresponde à cauda de hidrocarbonetos (moléculas formadas apenas por átomos de carbono e hidrogênio), fortemente apolar, ou seja, capaz de se dissolver em substâncias oleosas ou gordurosas, mas não em água.
Pensando na importância biológica do colesterol, vale lembrar que essa molécula tem papel fundamental na fluidez das membranas celulares animais e é precursora dos demais esteróides. Dentre as moléculas derivadas estão, o estradiol (hormônio sexual feminino), a testosterona (hormônio sexual masculino), e a vitamina D, todos de vital importância.
Conclusão: por mais que tenhamos nos acostumado a enxergar o colesterol como um dos grandes vilões nutricionais ele é essencial à vida, portanto associar automaticamente a molécula a problemas de saúde é um erro.
2. Como a publicidade pode se aproveitar da sua falta de informação?
Outra discussão sobre o colesterol diz respeito à propaganda. Ainda na faculdade reparei que no rótulo de uma lata de óleo que trazia em destaque a informação: “Sem colesterol, mais saudável!”.
Como sabemos que o colesterol não pode ser extraído de produtos de origem vegetal, qual é a ideia por trás disso? Simples: como poucas pessoas sabem que todo óleo vegetal é livre de colesterol, consumidores com menos instrução podem ser induzidos a comprar a marca “A” ou “B”.
Tempos depois, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) criou o Manual de Orientação aos Consumidores (disponível no final desse texto). O documento esclarece que essa prática é proibida, como vemos no trecho abaixo:
Determinação da ANVISA sobre óleos vegetais.
Pensando em como os fabricantes de óleos podem “driblar” as normas da ANVISA, fui ao supermercado para verificar como isso acontecia. Todos os produtos traziam a informação “óleo sem colesterol, como todo óleo vegetal”, mas a disposição da informação era variável.
Dos 19 óleos vegetais à venda no mercado que visitei no começo de Julho deste ano, oito (42%) traziam o escrito “Sem colesterol*”, sendo que o símbolo * remetia a algum canto escondido do rótulo que continha o restante da frase (“como todo óleo vegetal”). Pensando criticamente, essas marcas estão ou não buscando vantagem sobre as demais, tentando parecer mais saudáveis?
A lição mais importante a ser discutida com os alunos é: conhecimento não é importante somente para passar de ano, ter boas notas e entrar em uma boa faculdade. É, antes de qualquer coisa, a principal proteção que as pessoas podem ter contra iniciativas como essa, que procuram tirar vantagem de consumidores desavisados.
Fontes e referências:
CAMPBELL, Neil et al.Biologia (8ª ed.), Porto Alegre: Artmed 2010. ISBN: 9788536322698
ALBERTS, Bruce et al. Biologia Molecular da Célula (4ª ed.), Porto Alegre: Artmed 2004. ISBN: 8536302720
