Caleidoscópio
13/06/2018

Perguntas nos rodeiam desde sempre, ou pelo menos desde que pudemos começar a pensar sobre o nosso redor. E muitas delas ganharam respostas diversas em diferentes lugares e tempos. Mitos e respostas religiosas são uma forma de nos responder: de onde viemos, por que somos como somos, o que nos torna diferentes dos outros animais, o que acontece depois da morte, como surgiu a vida, entre tantas outras perguntas sobre o que somos e nossas origens.

Mais recentemente na nossa história, começamos a produzir conhecimento com base em argumentos e métodos baseados em evidências, produzimos hipóteses e testamos, repetimos e criamos leis e teorias científicas que mudam ao longo do tempo (tentando se aproximar cada vez mais do que teria acontecido) à medida que conseguimos melhorar nossos experimentos com novas tecnologias ou soluções.

Essas perguntas têm respostas muito difíceis, complexas demais para serem respondidas de maneira curta. Foi preciso descobrirmos muita coisa para depois podermos chegar a respostas coerente e satisfatória. E até hoje nos esforçamos para melhorar essas respostas e conseguirmos aumentar nossos conhecimentos sobre essas questões.

E assim como muitas coisas foram necessárias para termos uma boa resposta, é necessário sabermos algumas coisas antes de começarmos, precisando conversar um pouco com algumas outras áreas que se relacionam bastante (como a química por exemplo) para responder estas e outras questões que costumamos nos fazer.

Uma pequena história da vida

A Terra tem uma diversidade de formas de vida tão grande que nos espanta e nos deixa admirados: de bactérias, protozoários e fungos a grande animais e plantas, do microscópico e unicelular ao pluricelular. Ainda mais impressionante: a vida no nosso planeta parece única quando olhamos nos planetas próximos e não achamos nenhum vestígio de vida, isso faz a Terra parecer ainda mais especial. Aqui, mais de oito milhões de espécies. Nos outros planetas, nenhuma. Pelo menos não encontramos nenhuma até agora.

Então, além de nos perguntarmos “de onde viemos?” e “como surgiu a vida?”, também há a pergunta: por que uma diversidade tão grande? É uma longa história da vida na Terra, uma história da qual sabemos um pouco e que podemos tratar rapidamente neste texto, ficando pequena quando pensamos nos livros grossos que já foram escritos para tratar do tema.

Uma origem da vida

Há quatro bilhões e meio de anos, no começo da história do nosso planeta, quando ele ainda estava terminando de resfriar, a jovem Terra sofria com intensas atividades vulcânicas que lançavam gases na atmosfera em grandes quantidades. Há aproximadamente quatro bilhões de anos, surgiram as primeiras formas de vida na Terra, menos complexas que uma bactéria, com uma organização simples o suficiente para ser possível surgir.

Como seria a Terra há bilhões de anos.

Na verdade, é provável que, bem no início, fosse apenas um tipo de material genético que se copiava com alguma facilidade, tendo sido mais tarde envolvidos por membranas. Os fosfolipídeos, o tipo de molécula que forma as membranas que envolvem nossas células, têm uma tendência natural a se juntarem de forma a se fecharem em algo próximo de uma esfera, assim, o aparecimento de uma membrana não seria a coisa mais improvável e difícil de acontecer.

Mas antes mesmo de o primeiro organismo aparecer, seria necessário haver disponível elementos fundamentais para o surgimento da vida, como a presença de compostos orgânicos: moléculas grandes e ricas em carbono. Essas moléculas estavam lá?

Muito provavelmente estavam. Mas a pergunta que se segue é: como podemos saber disso? Começando pelo que sabemos: a ideia mais aceita é que essas moléculas orgânicas tenham surgido através de reações químicas entre outra moléculas presentes na atmosfera da Terra há mais de quatro bilhões de anos, estimuladas por correntes elétricas e calor, pois era uma época de intensas atividades atmosférica (raios) e vulcânica, além de uma maior quantidade de radiação.

Oparin e Haldane, dois cientistas do século passado, propuseram uma hipótese. Na verdade, ambos tiveram ideias parecidas, com algumas diferenças, mesmo trabalhando separados. A hipótese é hoje chamada de hipótese de Oparin e Haldane e basicamente é a ideia de que essas moléculas orgânicas que deram origem aos primeiros seres vivos teriam surgido de moléculas inorgânicas menores e mais simples presentes na atmosfera terrestre da época.

Mais tarde, outros dois cientistas, Urey e Miller, propuseram um experimento que simulava a atmosfera terrestre da época em que a vida teria se originado, com algumas descargas elétricas, simulando os trovões, e conseguiram observar moléculas orgânicas se formarem, incluindo alguns aminoácidos, as moléculas que formam as proteínas.

O experimento montado por Urey e Miller.

Apesar de a composição atmosférica que eles supuseram ser questionada nos dias de hoje, variações desse experimento foram montadas desde então. E mesmo o experimento deles não sendo uma prova definitiva de como exatamente a vida surgiu, o mais importante foi provar que é possível moléculas inorgânicas pequenas e abundantes formarem moléculas orgânicas maiores fundamentais para a vida.

Até porque dificilmente chegaremos a uma resposta absoluta, a uma certeza, pois mesmo a maior confiança nas evidências e nos nossos métodos atuais não nos tiram as dificuldades de investigar algo que aconteceu há bilhões de anos e que não deixou registros. Mas o importante é pensarmos em hipóteses que possam ser testadas, que nos permitam prever resultados e, no experimento, possamos ver se esses resultados acontecem ou não.

Como não podemos viajar no tempo para observar como as primeiras moléculas se formaram, nossos testes ficam restritos ao que podemos observar nos dias de hoje ou simular em experimentos. Então, mesmo que Urey e Miller não tenham acertado completamente, o experimento não deixa de mostrar que é possível e provável que moléculas orgânicas surjam a partir de moléculas inorgânicas mais simples. Assim, parte da ideia da hipótese de Oparin e Haldane encontra um bom suporte: as moléculas necessárias para a vida surgem de moléculas mais simples presentes na atmosfera e podem, a partir daí, dar origem aos primeiros seres vivos simples.

Exemplos de moléculas: gás carbônico, água (moléculas inorgânicas) e sacarose (molécula orgânica).

Outras questões, que serão tratadas em textos futuros, podem ser levantadas sobre a evolução e a diversidade da vida na Terra, sobre como surgiram os primeiros animais pluricelulares e sobre a história da humanidade no meio disso tudo. Caso queira ler um pouco mais sobre os temas deste texto, algumas boas fontes são:

http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/biologia/a-hipotese-oparin-haldane.htm

https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Evolucao/evolucao4.php

https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Evolucao/evolucao5.php


02/04/2018



Regras e Métodos: Ciência e Cientistas

Quando queremos descobrir coisas, tentamos seguir alguma regra, alguma sequência de passos para chegar à verdade. Dentro disso, é possível definir certas regras úteis para quase todas as tentativas de se descobrir algo. Quando alguém fala na existência de um Método Científico, imaginamos a existência de cinco ou seis passos impressos em sulfite, colocados na parede e que todos são obrigados a seguir, sempre os mesmos passos, exatamente da mesma maneira e na mesma ordem.

O que acontece, na realidade, é que cada área da ciência (física, biologia, matemática, história etc.) tem sua própria sequência de passos, e mesmo numa área da ciência, pesquisas diferentes podem utilizar métodos diferentes. A única regra geral é que o método que os pesquisadores utilizaram tem que ser clara e concisamente descrito quando se publica os resultados em um artigo científico porque algo que acontece nas ciências é: outros pesquisadores vão ler, procurar falhas no método utilizado e depois tentarão reproduzir a pesquisa e chegar aos mesmos resultados.

Ou seja, os mesmos testes têm que dar os mesmos resultados independente de quem os faça. Isso serve para evitar fraudes, erros no método utilizado ou até uma coincidência: pode ser que o método não esteja errado e nem haja fraudes, mas o resultado não represente uma verdade, por isso é importante que o método utilizado seja deixado claro e que outros cientistas tentem fazer os mesmos testes que você fez.

Um esclarecimento a se fazer é: tecnicamente, a ciência segue métodos, a ciência procura resultados e fatos e muda de ideia se uma prova for apresentada, mas os cientistas não são necessariamente assim. Cientistas são seres humanos, são falhos, eles podem ter tendências e opiniões e às vezes podem demorar para mudar de opinião mesmo com evidências, eles podem ter crenças e ideias que claramente não são verdades.

Por exemplo, demorou-se até que a Evolução ou a Relatividade fossem aceitas como verdades científicas. Os cientistas trabalham com as ideias que os fatos e os dados até então disponíveis permitem concluir. Quando alguém chega com dados ou fatos novos e com uma ideia muito diferente, é normal uma recusa inicial em se aceitar tal ideia. Mas cientistas se vão, novas pessoas, jovens e não tão presas às ideias antigas, tornam-se cientistas e os ideais da ciência acabam por fazer a verdade prevalecer. Mas atenção, isso não é desculpa para validar qualquer ideia que seja rejeitada pela ciência em um argumentos do tipo “se até Einstein duvidou da Mecânica Quântica, quem são esses cientistas para falar que astrologia não é ciência”.

Ou então, aproveitando o tema astrologia, pelas regras e métodos e pela ausência de provas é completamente seguro dizer que astrologia não é científico, mas podem existir cientistas (que seguem métodos e buscam fatos) que acreditem em astrologia. Outros cientistas lerem, procurarem falhas e refazerem experimentos também evita que opiniões e crenças pessoais do cientista que fez o experimento influenciem na conclusão final do trabalho.

Teste suas Hipóteses

Algumas outras regras podem ser bem úteis de se saber para entender como a ciência funciona quando alguém estiver falando que determinada pesquisa (ou método) não faz sentido. Uma dessas regras é a de testar suas hipóteses. Se os testes a contrariam, você a revê, analisa o que pode estar errado e a refaz. Se os testes confirmam sua hipótese, você passa a confiar mais naquilo que você supôs, mas continua pensando em maneiras de continuar realizando testes. Quantos mais testes forem feitos confirmando sua hipótese, mais confiável ela é. Mas basta um teste que contrarie a sua hipótese para que você precise se sentar e rever suas ideias. Ela não precisa ser toda descartada, mas precisa ser corrigida.

Uma outra regra intimamente ligada à essa é a ideia de falseabilidade. Para você poder testar a sua hipótese, ela precisa poder ser testada, ou seja, ela precisa apresentar pontos que possam ser provados verdadeiros ou falsos por evidências, seja através de um experimento, um registro fóssil ou uma pesquisa estatística. Se você formular uma hipótese que não tem como passar por testes, não é possível saber se ela é verdadeira ou falsa. Por isso, para uma hipótese ser considerada científica, ela precisa ser testável e falseável. Um exemplo clássico é o de um amigo que chega e conta que tem um dragão na garagem da casa dele. Você pede para ver e ele diz que o dragão é invisível; você pede para medir o calor do ambiente em busca de aumentos de temperatura e ele diz que o fogo do dragão não é quente; você pede para tentar registrar pegadas e ele diz que o dragão não interage com a matéria, não deixando pegadas ou marcas.

Um dragão que é invisível, com chamas sem calor e que não interage com nenhum tipo de matéria não tem como ser provado falso, ou seja, não é falseável porque você não tem como realizar testes: a hipótese de que há um dragão não é testável. Por isso, você nunca saberá se isso é realmente verdade ou não, então se diz que essa hipótese não é científica e a ideia de se há ou não um dragão dentro da garagem do seu amigo não faz parte do conhecimento científico. Outro exemplo adaptado pode ser a ideia de que há um nono planeta no sistema solar, entre a Terra e Marte, mas que é pequeno demais para ser detectado por qualquer tecnologia humana. Esses exemplos são criados para ilustrar que a impossibilidade de provar que uma ideia é falsa não significa que ela seja verdadeira, impossibilitando que seja tratada como uma hipótese científica.



02/04/2018

Uma questão de estimativa: qual é o maior número, o de moléculas de H2O em uma gota de água ou o de estrelas no universo observável? Primeiro, duas coisas são importantes de serem lembradas, uma sobre a água e outra sobre estrelas. A água que você põe no copo e bebe é composta de muitas moléculas de H2O, sendo uma molécula uma combinação de átomos, no caso dois átomos de hidrogênio (H) e um de oxigênio (O). Átomos são unidades da matéria, formados por um núcleo cheio de prótons e nêutrons e com elétrons girando em volta, como planetas girando em volta do Sol. São os elementos que vemos na tabela periódica.

Os átomos constroem a matéria que existe, mas não definem do que se trata, por exemplo, o átomo de cloro (Cl) pode estar numa molécula de HCl, um ácido forte, ou numa molécula de NaCl, que é o sal de cozinha. O que define as propriedades da matéria são as moléculas. Dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio ligados serão sempre água, independente se o H antes fazia parte de um ácido como o HCl ou de gás hidrogênio (H2).

Se têm muitas moléculas de água em um copo, imagine então estrelas no céu. Sobre estrelas, é importante lembrar que aquelas que vemos no céu a noite são apenas algumas poucas estrelas da nossa galáxia que estão perto o suficiente para serem vistas, mas há muito mais estrelas na galáxia e muitas galáxias no universo.

Vamos começar estimando o número de estrelas no universo. Existem galáxias com quase cinquenta bilhões e existem galáxias com mais de duzentos bilhões de estrelas, então iremos considerar que cada galáxia tem em média, cento e cinquenta bilhões de estrelas, ou seja, 150.000.000.000. Agora é uma questão de saber quantas galáxias existem no universo. Estima-se que sejam por volta de duzentos bilhões delas, ou seja, 200.000.000.000. Então basta multiplicar o número de estrelas por galáxia pelo número de galáxias e a nossa estimativa de estrelas no universo será de trinta sextilhões. É o número três com vinte e dois zeros. Um número bem grande, não?

150.000.000.000 × 200.000.000.000 = 30.000.000.000.000.000.000.000

E a quantidade de moléculas de H2O em uma única gota de água? Será que é tão grande quanto? Para começar, precisamos saber o volume de uma gota de água, que é aproximadamente 0,05 ml, ou 0,00005 L, mas para tornar os cálculos interessantes, vamos trabalhar com um pouco menos 1 ml. Ao invés de uma gota, vamos supor 0,9 ml, ou seja, são dezoito gotas (vai fazer sentido o porquê dessa quantidade quando chegarmos ao número de moléculas de H2O em 0,9 ml). Para a água temos uma relação de igualdade entre o volume (mL) e a massa (gramas):

0,9 mL = 0,9 g

Agora é preciso esclarecer como medimos o número de moléculas: usa-se uma unidade de medida chamada mol. Pegamos a tabela periódica e vemos, para cada elemento, quanto ele pesa: o hidrogênio tem massa 1 u e o oxigênio tem massa 16 u, então a água, com dois hidrogênios e um oxigênio, terá massa 18 u. Sendo u a unidade de massa atômica. Mas isso não é importante no momento, o que nos importa é que se uma molécula de H2O pesa 18 u, então quando temos 18 g de água, dizemos que temos 1 mol de H2O. Então podemos fazer uma regra de três para descobrir quantos mols de H2O temos em 0,9 g de água.

18 g ---------- 1 mol

0,9 g --------- n

Na qual n é quantos mols de H2O tem em 0,9 g de água. A conta será:

n = 0,9 g ⁄ 18 g = 0,05 mols

Agora, precisaremos de outro conceito: a cada 1mol de qualquer molécula, temos C moléculas, onde C é uma constante conhecida chamada constante de Avogadro, ou seja, teremos 0,05×C moléculas de H2O. Mas quanto vale C?

C = 6 × 1023, ou seja

0,05×C = 0,05 × 6 × 1023 = 30.000.000.000.000.000.000.000

Lembra que faria sentido o porquê de usar dezoito gotas ao invés de apenas uma? O número de moléculas de H2O nas dezoito gotas é o mesmo número que estimamos para a quantidade de estrelas no universo. Se em dezoito gotas existem tantas moléculas, imagine em um copo cheio de água. Toda vez que você bebe um copo de água, você está ingerindo aproximadamente trezentas vezes mais moléculas de H2O do que existem estrelas em todo o universo.

Ou então, respondendo exatamente o que foi perguntado no início do texto, se dezoito gotas de água tem o mesmo tanto de moléculas de H2O que estrelas no universo, então há dezoito vezes mais estrelas no universo do que moléculas em uma única gota de água.



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