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19 de agosto de 2019

Teoria funcionalista, psicologia cognitiva e porque essas duas coisas são maravilhosas

Por: Eduardo Quirino


O que é nossa mente? Podemos estudá-la cientificamente? | Autoria desconhecida

Uma breve introdução

Como um bom texto de filosofia, este começará com uma pergunta: você já parou para se perguntar o que é a mente e como ela se relaciona com o nosso corpo?

Muito provavelmente, a menos que alguém tenha interesse particular em filosofia ou psicologia, a vida inteira passa e a reflexão sobre a mente não aparece. Porém, uma vez que a pergunta surge ela dificilmente abandona as reflexões das pessoas, afinal, a mente é algo muito bizarro e fundamentalmente relevante até para nossa mais básica e intuitiva noção de si mesmos. 

Nela conseguimos reter e processar informações sobre como o mundo é, lembrar como ele foi, imaginar como ele pode ser e, mais ainda, como poderia ter sido. A mente parece ser nossa característica mais presente, mais íntima, mais própria. Nunca falamos sozinhos se podemos falar com nós mesmos. Nós desejamos, pensamos, cremos, temos medos, amores, prazeres, etc. e tudo isso se passa na nossa mente. 

Apesar da absoluta centralidade dela em nossas vidas, até este momento, sabemos tão pouco sobre ela que chega a ser enervante. Para iniciar, a mente ou é como um processo físico normal ou é algo como uma alma¹. As duas opções parecem ruins. Para a opção fisicalista (a mente é física), fica muito difícil de explicar por que nossa mente não pesa, não tem massa, não pode ser vista etc. Esse ponto é óbvio para quase todos: a mente não parece física. 

A opção da alma também é problemática. Primeiro, se a alma existe e é imaterial, como ela poderia influenciar um sistema físico que é material? Como ela pode produzir energia cinética (grosso modo, a energia relativa ao movimento) sem massa? Energia elétrica sem potenciais, etc. Ademais, como ela pode se manter num corpo humano, se não tem nenhum atributo físico para resistir às paredes dos nossos tecidos? 

Essas duas posições constituem, a grosso modo, as duas principais doutrinas em filosofia da mente a respeito do problema mente-corpo que intriga filósofos e cientistas há mais de 5 séculos. Nesse texto, falaremos sobre como uma resposta para esse problema estabeleceu as bases teóricas para uma das mais desafiantes áreas do conhecimento humano: as ciências cognitivas.

Funcionalismo como resposta a “o que é a mente ?”

As duas opções brutas acima são ruins, então temos de refiná-las. A opção das almas astrais não será mais levada em consideração, pois almas são impossíveis de estudar cientificamente. Isso não nos diz muito sobre elas, mas é o suficiente para rejeitar aplicá-las no escopo teórico da psicologia, se tivermos opções menos misteriosas. Portanto, ficaremos com o Materialismo, ou seja, a posição de que não existem almas e tudo que existe é material.

Nos anos 60-70, o Materialismo tomou um rumo novo. Até então, estados mentais não eram levados muito a sério pelos integrantes dessa posição por serem muito obscuros e inacessíveis. O movimento que predominava na psicologia, o Behaviorismo, lidava apenas com o comportamento (em inglês: behavior), os estímulos e as disposições dos indivíduos a se comportarem de certa forma devido a certo estímulo. Sem as obscuridades da mente, eles pensavam, se poderia ter uma ciência do comportamento humano com precisão comparável à física.  Infelizmente, essa hipótese não se deu muito bem. Seres humanos mudam de comportamento frequentemente e é muito difícil de explicar essas mudanças sem atribuí-las a nada que seja mental como “desejos” ou “crenças”. Por isso, a forma como as informações são processadas de maneira a permitir mudanças drásticas no padrão de comportamento se tornou algo fundamental para entendermos como e por que as pessoas se comportam de tal e tal jeito. A partir dessa década, a psicologia passou a tentar abrir a caixa-preta do crânio e estudar o que havia dentro dela. 

Esse movimento de rebelião à predominância do behaviorismo, denominado Revolução Cognitiva, foi encabeçado por, entre outras pessoas, Noam Chomsky, famoso linguista norte-americano e ativista político que sugeriu, com grande eloquência, em seu livro Syntactic Structures (Estruturas Sintáticas) (originalmente publicado em 1957), que apenas através do estudo de processos abstratos (lógico-matemáticos) poderíamos entender como alguém aprende a falar uma língua. Essas operações abstratas seriam feitas pela mente humana e por isso Chomsky é um dos responsáveis por colocar os estudos da mente de volta nos trilhos. Junto dele, o movimento das inteligências artificiais e novos achados nas neurociências buscavam mostrar outros caminhos para entendermos como seres humanos processam informações².

O funcionalismo nasce exatamente nesse contexto. Buscando unir ciência e filosofia, ele aceita uma pequena divisão na nossa estrutura conceitual do mundo, divisão essa que parte de uma analogia com as ciências da computação entre hardware e software. O mundo físico é completamente determinado por leis da física, mas certos sistemas conseguem rodar programas, ou melhor, realizar atividades e funções. Essas atividades e funções são entendidas como as disposições dos objetos de se comportar e se relacionar de tal e tal forma. Quando um sistema como o cérebro opera suas conexões sinápticas de certas formas, dizemos que ele faz “processamento”, este processamento é justamente um conjunto de ativações químicas, mas que poderiam ser, segundo o funcionalista, exemplificada por sistemas mecânicos, eletrônicos, biológicos, ou etc. através do funcionamento da base realizadora, obtemos um software que, para o cérebro, seria a nossa mente. A ideia é que a mente seja o resultado contínuo das atividades cerebrais e cada estado mental é um tipo particular de jeitos de o cérebro se ativar. O jargão funcionalista é: “a mente é aquilo que o cérebro faz”. 

Como a psicologia é, argumentaria o funcionalista, um estudo do comportamento humano que parte de seus estados mentais, e os estados mentais são como programas de computador que podem ser rodados em qualquer base física, o psicólogo não precisa mais dar tanta atenção às bases biológicas do cérebro e ao invés disso, pode focar nas relações entre estados mentais como um todo, para investigar como a mente funciona. A partir dessa visão surgiu a psicologia computacional, que busca entender os processos mentais como análogos a programas de computador, investigando assim, o software

Seguindo a mesma linha, os neuropsicólogos partiram para investigar como o cérebro processa, armazena e obtém as informações que o meio produz. Eles partiram para investigar o hardware. Como as partes se relacionam e de que forma o cérebro consegue fazer seu trabalho. 

Por fim, os psicólogos experimentais, seguindo uma longa tradição de pesquisas sobre como a mente funciona, passaram a operar em laboratório as hipóteses e os modelos computacionais. Medindo como humanos reais realizavam testes e atividades, observando o tempo que demoravam para fazer isso e, posteriormente, como seus cérebros, olhos, músculos e etc. eram ativados durante os experimentos. Assim entregando informações valiosas para as outras duas vertentes, principalmente servindo para unir as duas áreas. 

A psicologia cognitiva e seus problemas atuais 

A união das três áreas acima criou um novo ramo do conhecimento humano chamado “psicologia cognitiva”. Grosso modo, a psicologia cognitiva se estabelece como a disciplina que estuda os modos através dos quais nós processamos informações, quais são esses mecanismos cerebrais e computacionais e quais relações eles têm entre si, que propiciam a criação de uma alternativa mais ampla de descrever os processos mentais dos seres humanos, e também, de alguns outros seres vivos.  

Com essa postura investigativa, se pretende descobrir de que forma conseguimos processar informações dadas pelos sentidos, conectá-las a informações já existentes e produzir novas. Essa relação entre áreas de investigação já poderia explicar como pensar criativamente é possível! 

A psicologia cognitiva dá importantes contribuições a respeito de como aprendemos, como lembramos, e sobretudo, sobre como falamos. A fala humana é uma das nossas funções mais complexas e misteriosas, ela agrega e arranja de maneira ordenada uma série de operações mentais distintas, como por exemplo, ao ler um romance você imediatamente se coloca a imaginar cenários, prever resultados, associar personagens com pessoas que você já conhece e até consigo mesma(o), além de tantas outras coisas. Todos esses processos são atividades acionadas, de certa forma, por um estímulo visual e por um mecanismo de interpretação de símbolos que mal conhecemos. Além disso e sobretudo, pouco se sabe a respeito de como todas essas estruturas se conectam, tanto em nível de computacional, quanto a nível neurofisiológico. 

Linguagem é um dom humano e uma característica cognitiva das mais ricas, complexas e belas. As relações entre mente e linguagem são absolutamente intrincadas, mal se sabe se é possível isolá-las para estudo e qual o escopo das relações que elas partilham. Uma vida sem linguagem não só não parece ser imaginável, não parece ao menos ser lembrável! Tente se lembrar de algo a mais do que cenas isoladas da sua vida pré-linguística, ou seja, antes de aprender a falar, você consegue? Claramente há uma ligação entre memória e linguagem, será que esse esquecimento é sintoma de alguma característica dessa relação? 

A linguagem se relaciona de formas muito curiosas com a memória. Podemos decorar ordens de símbolos de diversas formas, uma das mais eficientes é em tons de narrativa. Pessoas que decoram partes do número Pi descobriram isso a muito tempo³, os participantes geralmente associam o número a ser memorizado da sequência a uma palavra com a quantidade de letras indicadas pelo número, usando, então, essas palavras para fazer uma narrativa, tornando a tarefa de decorar muito mais fácil. Mais que isso, contar histórias ouvidas ou vivenciadas é uma das maneiras mais naturais de se guardar informações complexas na memória. Se você assistiu Game of Thrones, deve se lembrar de vários detalhes que passaram na série e que fizeram o final ser desapontador. Compare sua memória dos elementos da série com os de alguma disciplina, qual te parece mais fácil de armazenar? Será que há uma explicação do porquê? 

Quais as relações entre como processamos diferentes tipos de informação e como tomamos decisões? Como isso pode impactar a economia? A política? Sua vida pessoal? Será que áreas como o Mercado de Capitais, que dependem muito da especulação a respeito do futuro, não podem se beneficiar de estudos sofisticados a respeito de como pessoas planejam ou concluem informações a respeito do que virá?

Falar e lembrar, ler e imaginar, lembrar e imaginar e tantas outras atividades que se combinam e tornam nossas vidas minimamente possíveis são baseadas em processos cognitivos de sofisticação altíssima e que despertam a curiosidade e a fascinação em todos aqueles que pararam para refletir sobre o assunto. É incrível notar como respostas à perguntas extremamente abstratas, tais como a respeito da natureza da mente, podem proporcionar reflexões tão relevantes para a vida prática! Igualmente incrível é notar como a mudança de perspectiva a respeito de nossas características mais familiares pode nos levar a problemas de maior complexidade. A humanidade é realmente apenas mais uma espécie entre várias, mas algumas das nossas peculiaridades são, de fato, objetos de orgulho e atenção. 


¹Na verdade, há outras opções intermediárias, no entanto elas mais dificultam do que clarificam nossas investigações.

²A posição de Noam Chomsky foi dolorosamente sumarizada, pois não interessa a nós neste momento o que ele defendia, apenas seu papel histórico. 

³Existem diversos torneios de memória baseados em lembrar a sequência de algarismos após a vírgula do número Pi.


Leitura sugerida: 

TEIXEIRA, J de F. Mente, cérebro e cognição, 4° ed., Rio de Janeiro, Editora Vozes Ltda, 2000.

É uma boa introdução à filosofia da mente disponível em língua portuguesa. Neste livro encontram-se bons capítulos a respeito do funcionalismo e seus desafios bem como uma revisão geral das principais posições a respeito das relações Mente-Corpo. 

Referências Bibliográficas:

CHOMSKY, N. Syntactic Structures, 2° Edition, Mouton de Gruyter, Berlin 2002.

_____________ Verbal Behavior: Review of  B.F.Skinner’s Verbal behavior, Cambridge MA, MIT reviews, 1957.

FODOR, J, The Mind Body Problem in: Heil, J.(ed.) Philosophy of Mind: A guide and anthology, Claredon, Oxford University Press, 2004.

GROOME, D. et. al. An introduction to cognitive psychology Processes and Disorders, London, Taylor & Francis group Psychology Press, 1999.

6 de agosto de 2019

Grandes Relógios Ambulantes

Por: Daniel Perez e Thays Vieira


Você já reparou que as atividades de nosso corpo variam em ciclos de tempo regulares? | Pesquisa Fapesp

Acorde. Beba água. Vá ao banheiro. Tome o café-da-manhã. Almoce. Beba água. Vá ao banheiro. Jante. Beba água. Vá ao banheiro. Durma. Repita... Indefinidamente. Ah, não se esqueça de ser pontual! Mas calma, ninguém está impondo que você siga essas ordens... Exceto o seu próprio corpo.

Você alguma vez já reparou que todas essas atividades variam em ciclos de tempo regulares, quase automaticamente? Afinal, por que acordamos de manhã e sentimos sono antes de deitar à noite? “É fácil”, poderíamos pensar, “estamos simplesmente respondendo às pistas do meio ambiente. Os raios solares nos despertam e a escuridão nos prepara pra dormir”. Bom, não dá para negar que o ciclo de claro e escuro é crucial para que nossos corpos realizem suas atividades no tempo correto. Mas será que essa é realmente a única explicação? E o famoso jet lag? Como explicar o desconforto após uma longa viagem passando por diferentes fusos horários? Somos inteiramente dependentes da informação temporal do meio ambiente, ou será que apresentamos ciclos de atividade interno, independentes do meio externo?

Velas que brilham na escuridão: nossos ritmos circadianos internos

Para nossa sorte, cientistas vêm fazendo essas mesmas perguntas há muito tempo. No século 18, um pesquisador francês conduziu um estudo com plantas dormideiras (Mimosa pudica, também conhecida como sensitiva ou dorme-dorme), após observar que estas abriam suas folhas durante o dia e as fechavam durante a noite. Ele se perguntou o que aconteceria se as plantas fossem mantidas em escuridão constante, e observou que elas não apenas continuavam a abrir e fechar suas folhas, mas variavam entre o “abrir” e o “fechar” em um ciclo regular de aproximadamente 24 horas de duração!

As plantas dormideiras abrem e fecham suas folhas em um ciclo de aproximadamente 24 horas mesmo quando colocadas em escuridão constante | NobelPrize.org


Desde então, muitas pesquisas similares foram realizadas com diversos organismos diferentes seguindo o mesmo raciocínio da pesquisa anterior. Da mesma forma que uma música possui o seu ritmo, convencionou-se chamar essa variação regular, constante e cíclica de alguma atividade ou função de um organismo de ritmo. E, para saber se algum ritmo de nosso corpo (ou de qualquer ser vivo) é interno ( endógeno, ou seja, continua acontecendo mesmo sem pistas de informação temporal do ambiente), precisamos eliminar justamente a variação ambiental. Isso foi feito frequentemente isolando organismos do ciclo claro e escuro diário (colocando-os em um estado de escuridão constante) e observando se o ritmo de alguma atividade continuava. Hoje sabemos que plantas, animais (incluindo nós, humanos), e até mesmo bactérias e fungos possuem ritmos endógenos!

E assim como o ritmo de abertura das folhas que vimos nas dormideiras, muitos desses ritmos endógenos apresentam um período de duração de aproximadamente 24 horas, e por esse motivo são chamados de ritmos circadianos (circa = cerca de; dies = dia). De fato, grande parte das funções fisiológicas e processos comportamentais dos animais ocorre dentro de ritmos circadianos. Como exemplos temos o ciclo de vigília e sono, metabolismo, locomoção, temperatura corporal (em aves e mamíferos), excreção urinária, ingestão de água, digestão, secreção de diversos hormônios, entre muitos outros.

Mas então, se possuímos ritmos endógenos circadianos que persistem na ausência de informação ambiental, qual a importância dessas informações para os ritmos? Acontece que, como o próprio nome diz, os ritmos circadianos possuem período de aproximadamente 24 horas, mas não exatamente 24 horas. Quando privados das informações ambientais, esses ritmos muitas vezes se tornam um pouco menores ou maiores do que um dia.

Podemos observar isso no estudo da figura abaixo com o esquilo-voador (que, por sinal, plana pelo ar, e não voa realmente), por exemplo. Diferentemente de nós, ele é ativo durante a noite e repousa durante o dia. Quando mantido em escuridão constante, o esquilo-voador continua apresentando um período de atividade regular. Porém, como este dura um pouco mais do que 24 horas, ele começa suas atividades um pouco mais tarde a cada dia do experimento.

Gráficos demonstrando o ritmo de atividade de esquilos-voadores em condição ambiental normal (a) e em escuridão contínua (b). Note que o período do ritmo é desviado quando o esquilo-voador é mantido em escuridão continua, começando mais tarde a cada dia | Hill, Wyse e Anderson

Portanto, os estímulos ambientais de luminosidade são essenciais para sincronizar os ritmos endógenos exatamente com os ciclos diários de claro e escuro de 24 horas. Este é um dos motivos que explica por que padrões irregulares de sono podem ser tão prejudiciais para nossa saúde. Temperatura, sons e disponibilidade de alimentos são alguns outros exemplos de estímulos ambientais que também podem sincronizar os ritmos endógenos aos ciclos diários do meio ambiente.

Relógios biológicos: controlando os ponteiros de nossos ritmos circadianos

Você talvez já tenha imaginado que a existência de ritmos circadianos para as funções fisiológicas de nossos corpos exige mecanismos internos que possam ajustar estes ritmos, ditando em que momento eles devem começar e acabar. E esses mecanismos são, apropriadamente, chamados de relógios biológicos. O trabalho de um relógio biológico é, portanto, cronometrar a duração de um ritmo.

Os relógios biológicos são mecanismos que controlam os “ponteiros” de nossos ritmos circadianos, regulando o momento em que diversas funções acontecem, como a liberação de hormônios | Todd Churin


Muitos tecidos de nossos corpos podem apresentar relógios biológicos. Porém, por ter esse cargo extremamente importante de “comandar os ponteiros” de nossos ritmos, os relógios biológicos “mestres” (aqueles que impõem seu ritmo sobre todos os outros tecidos do corpo, os quais passam a entrar em sincronia com os relógios mestres) encontram-se frequentemente em nosso Sistema Nervoso.


Em vertebrados, por exemplo, o relógio “mestre” localiza-se em uma porção específica do hipotálamo (uma região do cérebro), que repassa seu ritmo circadiano para outras regiões do hipotálamo responsáveis pela liberação de hormônios envolvidos na regulação de diversas funções, desde função renal e apetite até comportamento sexual e acasalamento. Em mamíferos, também envia sinais para outra região do encéfalo conhecida como glândula pineal, a qual libera o hormônio melatonina, cuja liberação é elevada durante a noite e reduzida durante o dia (isso mesmo, de acordo com ritmos circadianos!). Por isso, está comumente associada com nossos ciclos diários de sono, apesar de também poder estar associada com outras funções.

Ajustando os relógios a nível molecular

Vimos o que relógios biológicos fazem e qual sua importância para o organismo. Porém, uma grande dúvida permaneceu por muito tempo entre os cientistas: como diabos funciona o mecanismo dos relógios biológicos?!

A partir de pesquisas realizadas com moscas-da-fruta (Drosophila melanogaster, aquelas mesmas que ficam pousando nas bananas da sua casa), iniciadas na década de 1980, três cientistas descobriram a resposta (ou o início de uma resposta) para essa pergunta. E foi essa descoberta que rendeu aos pesquisadores o prêmio Nobel em Fisiologia ou Medicina em 2017.

Jeffrey C Hall, Michael Rosbash and Michael W Young, ganhadores do prêmio Nobel em Fisiologia ou Medicina de 2017 pela descoberta dos mecanismos moleculares responsáveis por controlar os ritmos circadianos | NobelPrize.org

Essa história iniciou-se um pouco antes, nos anos 1970, quando um pesquisador e seu aluno conseguiram demonstrar que, por meio de mutações em um determinado gene, o ritmo circadiano de moscas-da-fruta apresentava alterações. Então, nomearam este gene de period (em português, período). Na década de 1980, os cientistas, que mais tarde ganhariam o prêmio Nobel, conseguiram isolar o gene period e descobriram que ele produz uma proteína, cuja concentração oscila em um ritmo circadiano dentro da célula, acumulando-se durante a noite e sendo degradada durante o dia. Porém, como é controlada essa oscilação? Basicamente, quando presente em altas concentrações, a proteína é capaz de inibir o próprio gene que a produz. Enquanto o gene é inibido, a proteína será lentamente degradada, e, quando se esgotar, o gene poderá ser ativado novamente.

Esquema demonstrando o mecanismo de funcionamento dos relógios biológicos que controlam os ritmos circadianos. A proteína produzida pelo gene period durante a noite, chamada PER, inibe o seu próprio gene. Enquanto inibe o gene, a proteína é degradada pela célula durante o dia, até que o ciclo possa começar novamente | NobelPrize.org

Podemos entender esse processo todo como um pêndulo que oscila entre dois estados do nosso “gene circadiano”, um de ativação e outro de inibição, em um ritmo regular de 24 horas. Claro que o processo é muito mais complexo na vida real. Este gene estaria envolvido na regulação de diversos outros genes responsáveis pelos ritmos circadianos, e ainda seria regulado também por outros genes. Essas complicadas interações vêm sendo desvendadas, e ainda não são completamente conhecidas.

O funcionamento dos relógios biológicos pode ser comparado a um pêndulo que oscila entre um estado de ativação (positivo) e outro de inibição (negativo) de genes relógios-chave (responsáveis por controlar os ritmos circadianos) | Autoria própria

Quem quer ter um relógio biológico?

Hoje é reconhecido que este mesmo princípio de oscilação atua no funcionamento de relógios biológicos nas células de diversos organismos vegetais e animais. Por ter presença tão amplamente difundida entre os seres vivos, não chega a surpreender que relógios biológicos conferem diversas vantagens aos organismos, sendo a principal delas a capacidade de fazer previsões. Não, eles não te dão conselhos diários ou semanais sobre qual o melhor momento para tomar decisões na sua vida amorosa. Na verdade, permitem que os animais, por exemplo, antecipem alterações regulares do ambiente e se preparem antes delas acontecerem.

Imagine-se na pele de um pequeno esquilo-voador como o que vimos anteriormente, porém sem um relógio biológico circadiano. Você precisaria esperar as informações ambientais de luminosidade chegarem até você para então poder reagir e saber que está na hora de sair planando por aí. Tudo bem, talvez você até pensaria em usar um relógio no seu pequeno pulso de roedor. Mas, como ainda não inventaram reloginhos de pulso para esquilos, ainda bem que os esquilos-voadores verdadeiros possuem um relógio biológico, né? Dessa forma, eles conseguem ter uma noção interna de tempo e usar a informação de intensidade luminosa para ajustar seu relógio biológico em sincronia com o meio ambiente.

Cronobiologia: uma ciência que não perde tempo para realizar novas descobertas

Diversos estudos são realizados mundialmente dentro da área da Cronobiologia (que estuda os ritmos e relógios biológicos que aprendemos neste texto), devido à enorme importância que possuem para a compreensão do funcionamento temporal de nossos corpos e dos demais seres vivos de nosso planeta, além das inúmeras implicações que desajustes em nossos ritmos circadianos e relógios biológicos podem possuir para nossa saúde e qualidade de vida (como observa-se em muitos transtornos de sono, por exemplo).

E engana-se quem pensa que o nosso país está “atrasado” nessa área! Diversas pesquisas em Cronobiologia são realizadas por brasileiros, seja em território nacional, seja em parceria com outras instituições de pesquisa internacionais. Os estudos são variados, inclusive, indo desde o funcionamento de relógios biológicos em plantas e como os produtos da fotossíntese os influenciam, até o funcionamento de relógios biológicos em roedores subterrâneos. Já pensou em perguntar as horas para um animalzinho que passa a maior parte de sua vida debaixo da terra? Como ele ajusta seu relógio biológico passando tanto tempo no escuro? Pode parecer absurdo, mas é o que a pesquisadora Gisele Oda do Instituto de Biociências da USP (universidade pioneira em estudos de cronobiologia no Brasil) e seus alunos vêm tentando desvendar, como ela própria explica perfeitamente neste vídeo. Estes estudos (e muitos outros que encaminhamos ao longo deste texto) são apenas alguns exemplos que demonstram a qualidade da ciência brasileira e de nossos pesquisadores, ressaltando a importância de mais apoio e investimentos para que ela possa crescer e prosperar, atuando no desenvolvimento científico e tecnológico de nosso país.

E você, como o grande relógio ambulante que é, ficou interessado em aprender mais sobre os ritmos de seu próprio corpo?


Referências
HILL Richard W.; WYSE Gordon A.; ANDERSON Margaret. Fisiologia Animal. 2ed. Artmed, 2012. 920p.

MOYES Christopher D.; SCHULTE Patricia M. Princípios de Fisiologia Animal. 2ed. Artmed, 2010. 792p.

Nobel Foundation. The Nobel Prize. The Nobel Prize in Phisiology or Medicine 2017, Press Release. Disponível em: <https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2017/press-release/>. Acesso em: 30 de junho de 2019.


22 de julho de 2019

Astrobiologia: Uma abordagem científica sobre a vida fora da Terra


Nebulosa Cabeça de Cavalo, ou Barnard 33 | Jon Greif
Texto escrito por: Lucas Garbo
O conceito de vida fora da Terra é amplamente utilizado nos dias de hoje, principalmente na cultura pop. A maioria de nós cresceu vendo universos de ficção incríveis com seres extraterrestres nas telonas, como Star Wars e Star Trek. A verdade é que pouco sabemos, de fato, sobre uma possível existência de vida fora do nosso planeta. Caso ela exista, seria essa uma forma de vida inteligente e racional, como a nossa, ou seriam formas de vidas mais simples, mais parecidas com os microorganismos presentes aqui na Terra? Esta é certamente uma pergunta difícil de ser respondida, mas não impossível. Para responder à milenar pergunta “Estamos sozinhos no universo?” criou-se o campo da ciência denominado astrobiologia. Esse campo tenta, já há algumas décadas, caminhar em busca de respostas sobre a vida no cosmos, apoiando-se nas áreas de biologia, física e química. Mas como isso é estudado? É o que veremos a seguir.

A astrobiologia em si deve ser vista como algo amplo e diversificado. Diversas áreas da ciência, como astronomia, física, química, geologia e biologia, convergem para dar origem ao estudo da vida fora da Terra. A NASA reconheceu esse termo em 1998, quando reestruturou seu programa de exobiologia, renomeando-o e criando o Instituto de Astrobiologia da NASA (NAI). Isso ocorreu quando a agência percebeu que era necessário entender como a vida se originou no nosso planeta, usando esse fenômeno como modelo para outros astros. 

Já se sabe hoje em dia que os primeiros organismos a habitarem a Terra foram microorganismos unicelulares que permaneceram durante bilhões de anos, como os seres dominantes e solitários. É exatamente por isso que esses seres vivos são utilizados como o principal objeto de estudo para entender a vida fora do nosso planeta. É claro que podemos pensar e especular sobre formas de vida diferentes da Terra, principalmente em relação ao seu funcionamento molecular (por exemplo, vida baseada em Silício, e não em carbono), porém a falta de conhecimento atual da biologia torna difíceis estudos nesse sentido. Por isso, compreender como a vida surgiu na Terra, a fim de extrapolarmos estes estudos para fora do nosso planeta, é uma tarefa essencial.

Mas como, então, surgiu a vida na Terra? Se conseguíssemos voltar 4.6 bilhões de anos atrás em uma máquina do tempo, veríamos um tímido planeta ainda em formação. Alguns milhões de anos depois, as primeiras formas de vida começaram a surgir dentro da terra. Existem muitas teorias sobre como isso pode ter ocorrido, mas todas elas levam em conta a química planetária antes de a vida surgir. Basicamente a atmosfera do nosso planeta primitivo era composta por apenas algumas moléculas: metano (CH4), gás nitrogênio (N2), gás carbônico (CO2) e gás hidrogênio (H2). Essas moléculas, que provavelmente estavam também presente nos mares, se aglomeraram através de consecutivas reações químicas, crescendo de tamanho e dando origem, após milhares de anos, às primeiras proteínas, ácidos nucléicos e lipídeos. Ainda não se sabe bem ao certo como e onde isso aconteceu de fato, mas os cientistas possuem diversas teorias. 

É importante frisar também que tudo isso ocorreu em ambientes propícios para que essas reações pudessem ter ocorrido. Por exemplo, uma das teorias mais aceitas é a de que a alta temperatura marítima, assim como raios e ventos solares constantes podem ter auxiliado a aumentar a velocidade dessas reações. Você pode ver mais sobre a química pré-vida nesse link (legendas em português).

Após milhões de anos de reações químicas, surgiu uma molécula em especial: o RNA. Um ácido nucleico que possuímos em todas as células do nosso organismo, e que pode ter sido o protagonista da evolução primária das moléculas orgânicas. Essa molécula possui duas características que a tornam única: capacidade de se autoreplicar e de catalisar reações. Basicamente ela pode acelerar reações químicas que estão acontecendo por perto (parte catalisadora) e pode “se reproduzir sozinha”, passando essa capacidade adiante para seus “sucessores”. Alguns produtos dessas reações catalisadas (aceleradas) podem alterar o ambiente em volta do RNA, aumentando ou reduzindo a probabilidade de certo RNA ser destruído. Assim como ainda ocorre, os RNAs catalisadores primitivos que conseguiam produzir moléculas “melhores” acabavam “sobrevivendo” mais, o que, consequentemente, fazia com que eles se replicassem mais, aumentando assim a sua presença no ambiente. 

Por fim, esses RNAs, assim como seus produtos, foram envolvidos por uma espécie de bolha de gordura, dando origem à primeira célula: o coacervado. A partir daí, o RNA acabou, de alguma forma que não sabemos ainda, sendo substituído pelo DNA como molécula hereditária e pelas proteínas como moléculas catalisadoras. Mas ele ainda está presente nas nossas células até hoje, realizando importantes funções metabólicas. Se você quer saber mais sobre a teoria do mundo de RNA, confira aqui (legendas em português).

Essas primeiras células se multiplicaram e sofreram diversas mutações no DNA, cada vez se diversificando mais e mais. O resto da história nós já sabemos: pura e simples evolução biológica. 

Porém, a teoria de que a vida surgiu no nosso planeta não é a única em debate atualmente. Existe também a possibilidade de os seres vivos terem se originado no espaço sideral ou em algum astro através do Cosmos, e então terem sido carregado por cometas ou asteróides para a Terra. Essa teoria foi proposta no final do século XIX, mas foi apenas em 1996 que ela ganhou maior atenção científica e mundial. Nesse ano, foram publicados alguns estudos sobre o meteorito Allan Hills, que caiu em 1984 na Antártica. Esse astro, de origem marciana, possuía uma espécie de fóssil em formato tubular, como um fio de cabelo. Essa morfologia fóssil também é encontrada na Terra, ao analisarmos os fósseis de cianobactérias primitivas. Porém, os cientistas aceitam atualmente que essa morfologia provavelmente é apenas consequência de processos geológicos, e não biológicos. 

A teoria da panspermia ainda está muito em voga atualmente. Estudos de bactérias resistentes à radiação são feitos para serem usados como modelo de supostas bactérias panspérmicas, já que elas precisariam resistir à forte radiação cósmica do espaço para poderem pegar carona nos asteroides. Caso esse tema da panspermia lhe intrigue, você pode tentar ler estes outros textos: Texto BBC e Texto Scientific American.

Descobrimos um pouco sobre como se formou a vida em nosso planeta. Mas como aplicamos isso para a astrobiologia? O que a astrobiologia procura fazer é utilizar a Terra e a vida dentro dela como modelo para outros astros no vasto cosmos. Esses modelos são criados através de diferentes visões, como por exemplo:

1. O conceito de Habitabilidade Planetária: Astrônomos procuram por planetas onde é possível haver vida como a conhecemos. Para isso, há uma classificação planetária que define um astro como “habitável” ou “não habitável”. O primeiro preceito que analisamos é se esse planeta orbita (ou não) uma estrela capaz de disponibilizar luz e calor por um longo período de tempo, como o nosso Sol. Esse planeta tem que ser rochoso e deve se localizar em uma faixa de distância da sua estrela em que a sua temperatura não seja tão fria, nem tão quente, possibilitando a existência de água líquida em sua superfície. Exatamente como a Terra. Além disso, esse planeta deve possuir um campo magnético forte, a fim de conseguir repelir parte das partículas energéticas provenientes de ventos solares e raios cósmicos, pois , em grandes quantidades, a vida como a conhecemos pode ser prejudicada. Dessa forma, podemos reduzir drasticamente o número de planetas capazes de sustentar a vida, conseguindo então estudar melhor os selecionados. 

Faixa de habitabilidade planetária do nosso sistema solar | Autoria desconhecida


2. O estudo dos “Extremófilos”: Extremófilos? Mas que palavra estranha é essa? Bom, denominamos de extremófilos um grupo especial de seres vivos (principalmente microorganismos) que possui capacidade de viver em ambientes extremos, como em lugares muito quentes ou com pH alto . Um exemplo perfeito deles é a bactéria Thermus aquaticus. Esse ser especial foi descoberto pela primeira vez pelo cientista Thomas Brock, em 1964. Thomas descobriu que esse pequeno ser vivia próximo de gêiseres no parque de Yellowstone, nos EUA. Esses gêiseres lançam água na temperatura de 82ºC, tornando a vida muito difícil para qualquer criatura que tente viver por ali. Mas não para os extremófilos. 

Gêiser de Yellowstone | Autoria desconhecida

Mas como aplicamos o estudo deles na astrobiologia? A questão é que, ao longo do Cosmos, existem diversos planetas e satélites naturais em que as condições de temperatura, salinidade, nível do pH ou pressão são mais parecidas com esses ambientes terrestres extremos do que com ambientes normais da Terra atual. Isso torna possível a especulação sobre a existência de vida nesses planetas, utilizando os extremófilos presentes na Terra como modelo. Um ótimo exemplo disso é a utilização de uma das luas de Júpiter: Europa. 

Esse satélite foi descoberto por Galileu em 1610 e possui um núcleo rochoso, parecido com o da Terra. O mais importante é que se acredita que lá exista uma longa camada de gelo (cerca de 100km de espessura) na superfície do astro e, logo abaixo dessa camada, haja um vasto oceano salgado, duas vezes mais volumoso que os mares terrestres. Com isso, podemos especular sobre a existência de vida nesse local (Sim! Aqui mesmo no nosso sistema solar), já que possuímos vida aqui na Terra em ambientes parecidos. Além disso, as teorias de como a vida surgiu no nosso planeta ajudam a corroborar essa ideia, já que se acredita que essas primeiras formas de vida também fossem extremófilas.

Porém, existe um problema ao tentarmos estudar esses organismos: a chamada “caixa preta biológica”. A realidade é que, como esses microorganismos vivem em ambientes extremos, é difícil de estudá-los em laboratório e criar culturas dessas bactérias que imitem seu habitat natural. Estima-se que apenas 1% da diversidade microbiana foi estudada, talvez muito em função dessa problemática. 

3. Assinaturas de vida: Como bem sabemos, todas as formas de vida na Terra possuem bastante semelhança molecular entre si, apesar de serem bem diferentes em sua morfologia. Até onde sabemos, todos os seres vivos têm como elemento básico o carbono, utilizam água como solvente, possuem uma membrana lipídica e têm material genético composto por ácidos nucleicos (DNA e RNA). Esses componentes basicamente são encontrados em todos os seres vivos terrestres. Com isso, torna-se possível a busca pelas chamadas “assinaturas de vida”, ou “bioassinaturas”, em astros presentes no Cosmos. Essas bioassinaturas são possíveis “sinais” que podem indicar a existência de vida em determinado planeta ou satélite. Um bom exemplo disso é a procura por níveis altos de oxigênio na atmosfera dos astros, já que esse composto é majoritariamente adquirido através do fenômeno da fotossíntese. Sabe-se que os níveis de oxigênio na Terra eram baixíssimos antes do surgimento dos organismos fotossintetizantes. Com o surgimento desses seres, os níveis subiram exponencialmente, estabilizando-se por volta de 1 bilhão de anos atrás. Esse fato comprova que a existência de níveis altos de oxigênio na atmosfera pode ser devido a seres vivos presentes nesse local. É importante frisar que o oxigênio é apenas um de muitas outras bioassinaturas que a astrobiologia utiliza para procurar vida fora da Terra.

4. Estudos de formas alternativas de vida: É claro que existem os cientistas mais ousados que estudam formas alternativas de vida, diferentes daquelas que encontramos na Terra. Dois principais exemplos disso são A) O estudo de formas de vida baseadas no elemento silício, que possui propriedades parecidas com o carbono e B) O estudo de solventes que não sejam a água, como por exemplo o metano e a formamida. De fato, são propostas interessantes, mas não se sabe se isso poderia realmente existir; então, a astrobiologia, no geral, prefere focar seus esforços em formas de vida parecidas com a terrestre.

Dentro dessa nova ciência, a astrobiologia, muito já foi conquistado. Porém, pelo fato de haver pouco incentivo nessa área e devido à sua curta vida, ainda existe muito conhecimento a ser descoberto e desbravado nessa área. Existe ainda a possibilidade de já ter existido vida em um determinado planeta, mas ela ter sido extinta. Isso é até uma possibilidade próxima da gente, como em Marte (já que se acredita que um dia houve oceanos nesse planeta). Quem sabe não descobrimos vida aqui pertinho de nós? A verdade é que ainda não sabemos quase nada sobre o que existe fora do nosso planeta. Filmes e séries de ficção científica nos ajudam a pensar sobre como essas formas de vida podem ser, mas a única certeza que temos é: ainda existe muito terreno a ser percorrido pela incrível ciência da astrobiologia. Com a ajuda dessa área científica, podemos um dia finalmente responder a uma das perguntas mais filosóficas e antigas da humanidade: estamos sozinhos no universo?

Referências
GALANTE, Douglas et al (Org.). Astrobiologia: Uma Ciência Emergente. São Paulo: Tikinet, 2016.
DUNLAP; MADIGAN; MARTINKO. Microbiologia de Brock. 12ª Ed. Editora: Artmed. 2010
ALBERTS et al. Biologia Molecular da Célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.


9 de julho de 2019

RPG, quando a fantasia e o ensino se unem

Por: Rafael de Lima


Rajesh, Leonard, Sheldon e Howard jogando RPG | Big Bang Theory


Dragões, cavaleiros com suas armaduras pesadas duelando em um combate mortal, magias e aventuras. Não, você não está em um episódio de Game of Thrones. Muitas vezes estes são elementos encontrados nas narrativas de um jogo de RPG de mesa. Você já imaginou aprender física, química, biologia e outros conteúdos que vemos em sala de aula durante uma aventura? Pois bem, o RPG pode sim ser usado como um componente didático. Mas primeiro, que tal falar um pouco sobre o que é o RPG? 

Bom, RPG é a sigla inglesa de Role-Playing Game, que em português significa "jogo de interpretação de personagens". Diferentemente de outros jogos, neste não há vencedores ou perdedores, o jogo é o desenrolar de uma história que é narrada por um dos jogadores, conhecido também como Mestre. Ele tem um papel fundamental no jogo: o de criar a história em que os outros jogadores estão inseridos. Ele será o narrador, aquele que será os olhos, ouvidos e todo o universo em que os personagens dos jogadores estarão vivendo. O restante dos jogadores, por sua vez, interpretarão um personagem pré definido ou criado por eles naquele mundo, muitas vezes utilizando uma ficha de criação de personagem. 

A história nunca está pronta, ela sempre está em desenvolvimento, dependendo das ações realizadas pelos personagens dos jogadores. Cada jogador tem liberdade para tomar a atitude que achar verossímil ou conveniente para o seu personagem. O mestre não tem controle sobre os jogadores, esta característica dá o caráter coletivo e cooperativo ao RPG. Diferente de outros jogos, o RPG não é linear, os jogadores irão construir a história em conjunto, pois cada decisão tomada por eles levará a uma consequência que poderá alterar o rumo da história do mestre.

Uma das características mais marcantes do RPG é sua interatividade. O jogador faz o que ele quiser no mundo que está inserido. Por exemplo, se ele quiser entrar na taberna da cidade, subir numa mesa para dançar e cantar, ele pode, a interação vai até onde a criatividade do jogador alcançar. Mas como todo jogo, ele também possui regras. Estas estão disponíveis nos livros chamados “Módulos Básicos”. Conhecidas também como mecânicas, elas  definem a criação de personagens dentro da história. Delimitam suas características e determinam os resultados de suas ações, a quantidade de dano causado por uma queda ou quão boa foi a apresentação demonstrada em nosso exemplo anterior. Essas informações devem ser coerentes para formarem um sistema de regras funcional.

Não importa qual sistema de regras adotado pelos jogadores, a regra fundamental é se divertir. Mark Rein-Hagen¹ demonstra em sua obra Vampiro: A Máscara e Lobisomem: “Você deve adaptar este jogo de acordo com a sua necessidade – se as regras o atrapalharem, então ignore-as ou mude-as. No fim, a verdadeira complexidade e beleza do mundo real não pode ser captada por regras; é preciso narrativa e imaginação para fazer isso”. Também conhecida como Regra de Ouro, citada em diversos livros de RPG, ela dá a liberdade para que o mestre e seus jogadores modifiquem ou criem sua próprias regras em favor da diversão e assim permitindo que a história se desenvolva melhor.
Mas de onde surgiu isso tudo? Quando alguém sentou numa mesa e criou o jogo com a maior qualidade gráfica e jogabilidade do mundo apenas usando papel e lápis?

Quem diria que um dos precursores do RPG de mesa seriam os jogos de guerra de tabuleiro. Pois bem, em 1953, Charles Roberts criou um jogo que você provavelmente já ouviu falar ou até mesmo já jogou, chamado WAR, e durante as décadas de 1960 e 1970 estes tipos de jogos ganharam muita popularidade e permitiram o surgimento de uma indústria ligada a este tipo de entretenimento. Mas não foi só isso, este jogo estabeleceu também uma grande e estável subcultura de jogos de estratégia e operações militares, conhecidos como war games (populares entre os adolescentes e adultos de classe média norte americana com fã-clubes, revistas próprias e jargões ou vocabulários específicos). 

Com uma comunidade interessada em jogos e grupos formulando regras para estes, as bases do RPG já estavam se formando. Porém faltava algo, faltava a subjetividade da magia que jogos de guerra não tinham na época, faltava a fantasia. Então, foi publicado o  livro que representou um marco para toda fantasia medieval atual, algo com tanta importância que inspira pessoas até hoje. Se você leu até aqui, com certeza já viu ou ouviu falar sobre O Senhor dos Anéis. John Ronald Reuel Tolkien, em 1966, lançou  a trilogia que fez os jogadores substituírem as batalhas napoleônicas pelas batalhas da Guerra do Anel, e os soldados de Napoleão por elfos, orcs, hobbits e anões. A fantasia que faltava, agora estava presente, e não demorou para que, em 1974, Dave Arneson e Gary Gygax dessem origem ao primeiro RPG lançado comercialmente e até hoje mais jogado no mundo: Dungeons & Dragons. Se você gostou e quer saber mais  sobre  a história do RPG veja aqui.

Hoje, depois de 45 anos existem dezenas de RPGs de mesa: Dungeons & Dragons, 3D&T, Storyteller, Call of Cthulhu, GURPS, Old Dragon, Dungeon World, Tormenta, entre outros, cada um com seu estilo e regras próprias para se jogar.

Dado de  20 faces, muito utilizado no RPG, conhecido como D20| Autor desconhecido

O RPG no ensino

Por apresentar características como socialização, cooperação, criatividade, interatividade e interdisciplinaridade, o RPG, sendo bem planejado, pode ser uma ferramenta muito prática e lúdica para ser utilizada no ensino.

Imagine só: você é um marinheiro em um navio espanhol em pleno século XVI e está partindo para o Novo Mundo. Você e seus colegas estão na cabine do capitão, observando em um mapa a rota que o navio fez quando, de repente, gritos vindos do convés revelam que uma embarcação pirata se aproxima! O capitão ordena que preparem os canhões, mas para que o disparo seja preciso em um navio pirata em movimento, deve-se calcular a  trajetória do tiro versus a velocidade de deslocamento do alvo.

Nesse breve exemplo, podemos observar quão interdisciplinar o RPG pode ser. Podemos abordar História das Grandes Navegações, Geografia na interpretação de mapas, Física e Matemática para calcular a trajetória da bala do canhão e, quem sabe, um pouco de ecologia marinha caso nossa embarcação afundasse, não é mesmo?

Isto já está sendo feito aqui no Brasil. O primeiro RPG com temática nacional foi “O Desafio dos Bandeirantes”, escrito por Carlos Klimick, Luiz Eduardo Ricon e Flávio Andrade, publicado em 13 de Dezembro de 1992. Este RPG coloca os jogadores/alunos em aventuras  durante a colonização do Brasil. Imagine só quão divertido e imersivo seria aprender um pouco sobre o Brasil Colonial do ponto de vista de pajés, jesuítas e bandeirantes, podendo ainda interagir com figuras míticas brasileiras, como Saci e a Mula sem Cabeça.

Grandes eventos com a temática de união do RPG e o ensino foram feitos. Em 2002, ocorreu o Simpósio RPG & Educação, em São Paulo-SP,  realizado pela LUDUS CULTURALIS, que promoveu o intercâmbio entre pesquisadores e educadores.  Em 2003 e 2004, foram feitas novas edições do simpósio, que tiveram ainda mais participação do público e de palestrantes inscritos.

Desde então, iniciativas estão sendo tomadas por grupos em diferentes partes do Brasil para difundir o RPG como prática pedagógica. Como é o exemplo do professor de Física do Colégio de Aplicação da UFPE, Ricardo Amaral, que escreveu o livro “Rpg Na Escola - Aventuras Pedagógicas”, o qual é um suporte pedagógico para os professores que desejam aprender e aplicar esta prática com seus alunos. (Reportagem da TV Globo sobre o trabalho desenvolvido pelo professor Ricardo Amaral). Muito se tem pesquisado sobre o RPG de mesa e suas aplicações, inúmeros outros trabalhos  abordam sua potencialidade em ser uma ferramenta didática na escola ou em universidades, aqui temos alguns trabalhos de diversas disciplinas: Física, Educação Ambiental, História, Química, Artes, Geografia, Biologia. E não para por aí, há pesquisas sobre o uso do RPG até na Medicina e na Psicologia

Por fim, podemos perceber como o RPG é uma ferramenta versátil e divertida que, se trabalhada da forma correta, pode facilitar a apropriação de conhecimentos, ao mesmo tempo que entretém alunos e professores no processo de ensino-aprendizagem. Quem diria que um  jogo de interpretações teria tanto potencial na educação. Quando a fantasia e o ensino se unem, uma monótona aula pode se tornar uma grande aventura.



¹ Rein-Hagen, Mark. Vampiro: A Máscara e Lobisomem: Guia dos Jogadores.  São Paulo Devir, 1994.

10 de junho de 2019

Abraço de Dinossauro

Blue, a Velociraptor do filme Jurassic World


Por Cibele Martins Pinho




“Alegações extraordinárias exigem evidências extraordinárias”
Carl Sagan






Imagem representativa da diversidade do tamanho corporal entre os dinossauros | Autoria desconhecida

Os dinossauros surgiram na Terra há aproximadamente 230 milhões de anos e foram os seres dominantes por aproximadamente 150 milhões de anos, até seu desaparecimento. Mas afinal quem eram esses enormes animais que habitavam a nossa Terra? Qual seria a verdadeira forma corporal e fisiológica dos dinossauros? E podemos mesmo chegar a alguma verdade sobre esses animais? Tudo que sabemos sobre eles está baseado em evidências fósseis encontradas e analisadas por paleontólogos; no entanto, a cada nova descoberta percebemos que o que sabemos sobre os dinossauros muda, ou seja, a verdade sobre esses animais está constantemente sendo construída e desconstruída.

O biólogo Leandro Sanches falou na revista Super Interessante que “a relação entre dinossauros e aves é bem mais estreita do que se pensava, a ponto de podermos afirmar que eles continuam vivos. Assim como podemos notar no modelo evolutivo, seguindo a nova organização publicada na Nature, na figura da árvore da vida a seguir, as aves se originaram da mesma linhagem à qual pertenciam os Tiranossauros.

Árvore da vida: diagrama em forma de árvore, utilizado para representar as relações filogenéticas entre os dinossauros e seus parentes mais próximos | Autoria desconhecida - Modificado. 

Alguns dinossauros Ornithischia mais conhecidos são os iguanodontes, como os do filme Dinossauros da Disney, e os estegossauros. Já nos Saurischia, temos exemplos como os enormes herbívoros saurópodes, e os temíveis terópodes carnívoros Tiranossauro Rex e velociraptores. Existem teorias de que esses animais, e muitos outros dinossauros, não tiveram “sangue frio” como outros répteis, e sim “sangue quente”, ou ao menos em uma temperatura intermediária. Até mesmo Alan Grant, em 1993, no filme Jurassic Park: O Parque dos Dinossauros, chega a dizer sonhadoramente “podemos esquecer a teoria do sangue frio, ela não vale, estavam errados, esta é uma criatura de sangue quente” quando observa um pescoçudo comendo folhas no topo das árvores. Hoje, encontram-se evidências que mostram que os dinossauros não eram somente parentes das aves; alguns tinham até penas, e eles também já possuíam um controle de temperatura corporal parecido com seu futuro descendente, as aves.

Desenho ilustrativo de um Utahraptor revestido com penas | Paulo Sergio Silveira Junior

Primeiramente, qual a diferença de ectotermia e endotermia?

Antes de falar sobre como esses enormes animais mantinham sua temperatura corporal, devemos recapitular alguns conceitos. O animal é considerado ectotérmico quando não consegue gerar calor por mecanismos fisiológicos para aumentar a sua temperatura interna, logo, são os animais popularmente chamados de “sangue frio”. Neste caso, o animal só consegue aumentar sua temperatura interna através de comportamentos, como por exemplo ir para o sol ou aproveitar o calor de uma rocha encostando nela. Essa característica esteve presente nas linhagens de animais que viviam na terra antes dos dinossauros, como os répteis. Porém, as aves são animais endotérmicos, ou seja, são animais capazes de gerar calor interno por meio de respostas fisiológicas específicas. Em contraponto aos répteis de “sangue frio”, as aves teriam então “sangue quente”, mas em que ponto da árvore evolutiva o sangue “se tornou quente”? Vale lembrar que essa terminologia sobre a temperatura do sangue não é válida cientificamente, pois como vimos um réptil no sol tornaria seu sangue quente.

A)
B)
A) Exemplo de animal ectotérmico Imagem disponível | B) Exemplo de animal endotérmico Imagem disponível | Autorias desconhecidas


Temperatura corpórea e termorregulação

Em que ponto da evolução os animais passaram a manter sua temperatura corporal estável (homeotermia), independentemente das alterações ambientais, nunca se terá completa certeza. Porém, sabe-se que a endotermia (gerar calor interno) apareceu em algum ponto entre a família que compreende os crocodilos e jacarés e a família das aves, logo onde os nossos amigos dinossauros estão no meio. 

A diversidade absurda de espécies de dinossauros dificulta dizer quais os meios de termorregulação de cada animal. Muita gente generaliza, mas existiram dinossauros de tamanhos diversos, em ambientes diversos, em um espaço de milhões de anos sobre a Terra, o que torna a tarefa de discussão da homeotermia em dinossauros ainda mais difícil. Aliás, homeotermia significa que a temperatura corporal do animal é razoavelmente estável¹, por conta disso, tanto animais endotérmicos quanto ectotérmicos podem ser homeotérmicos. Como exemplo de animais, temos o Microraptor zhaoianus, que tem um tronco menor que 5 cm e o Diplodocus, com 10 m, são organismos com tamanhos corporais diferentes, por conseguinte, suas termorregulações provavelmente eram diferentes.

No entanto, algumas evidências e muitas notícias podem nos confirmar que um abraço de dinossauro não seria frio como de um jacaré, e nem tão quentinho como um abraço de um urso das montanhas (se vocês tiverem coragem de abraçá-los!), mas sim um meio termo entre as duas temperaturas corporais.


Imagem do filme “O bom dinossauro” representando um abraço de dinossauro | The Walt Disney Company

Então vamos às evidências!

Em 2009, uma pesquisa mostrou que um dos grupos de dinossauros mais próximos das aves pareceu apresentar altos índices de atividade metabólica (o que é metabolismo?). Em endotérmicos vivos, sabemos que o custo de energia necessária para manter uma alta taxa de metabolismo é grande. Os endotérmicos têm a capacidade de aumentar a atividade muscular liberando energia em forma de calor, fazendo com que esses animais tenham uma maior capacidade e velocidade de corrida. 

Os ectotérmicos têm uma velocidade de corrida menor do que os animais endotérmicos, apesar de suas corridas chegarem a velocidades semelhantes e seus corpos terem gastos de energia também semelhantes. Os animais ectotérmicos podem não conseguir chegar à velocidade de corrida exatamente igual à dos endotérmicos por não terem a capacidade de gerar tremor através dos músculos durante a corrida como os endotérmicos. Porém os animais que conseguem sua energia de fontes externas são em sua maioria pequenos, com sua superfície maior que o volume e têm formatos mais alongados e diversificados do corpo para favorecer e acelerar os processos de perda e ganha de calor. Caso animais como cobras e lagartixas fossem endotérmicos, suas taxas metabólicas para manter a temperatura corporal seriam muito altas pois teriam que compensar a perda rápida de calor com a extensão corporal muito grande. Logo, podemos ver que a endotermia tem maior vantagem em animais pequenos, então os dinossauros, em sua maioria animais muito grande, teriam problema com esse tipo de metabolismo, não é mesmo?

Na pesquisa mencionada anteriormente, evidenciou-se certa homeotermia (animais endotérmicos são capazes de manter sua temperatura estável e assim são chamados) por meio de uma análise da anatomia motora e do custo energético de se locomover para determinar uma taxa de gasto de energia durante a locomoção de algumas espécies de dinossauros bípedes (que andavam sobre dois membros). A análise levou em conta alguns parâmetros como o comprimento do membro do animal e quais músculos eram utilizados para a locomoção. Os valores encontrados foram comparados com os valores de animais ectotérmicos e endotérmicos atuais. 

Para entender melhor como é possível calcular a taxa metabólica locomotora de um dinossauro bípede que viveu há mais de 65 milhões de anos, podemos observar a figura da anatomia do dino, a qual mostra o método que liga a anatomia locomotora ao custo de caminhada e corrida já testado em animais atuais. Podemos observar na imagem o músculo em vermelho e a seta amarela que percorre a extensão do quadril até os dedos do animal. Foram calculados com os valores do comprimento da seta amarela os grupos musculares usados durante uma caminhada, o valor do comprimento do passo desse animal e o volume do músculo que foi usado. 




Anatomia do dino: Esquema representando os parâmetros utilizados para as análises da pesquisa de PONTZER, H. et al. 

Foram usados valores do comprimento do passo de dinossauros bípedes para analisar as capacidades aeróbicas para uma caminhada e para uma corrida lenta. Se essas capacidades fossem maiores que o valor previamente conhecido para a capacidade aeróbica de ectotérmicos, sugere-se então que os dinossauros tenham sido endotérmicos, como vocês poderão ver no gráfico logo a seguir. 



Gráfico de limites: Representação dos limites endotérmicos e ectotérmicos. 
Para se ter uma ideia, as taxas metabólicas gastas com a locomoção, que foram estimadas a partir da altura do quadril, excederam o máximo aceitável para animais ectotérmicos em corrida moderada para todos os bípedes analisados e em corrida lenta, menos para Archaeopteryx. Do mesmo modo que os custos locomotores baseados na quantidade de músculo ativo durante o exercício também ultrapassaram as capacidades ectotérmicas em todas as velocidades de corridas em animais grandes e em corrida moderada para animais menores. Animais como Dilophosaurus, Plateosaurus, Allosaurus, Tyrannosaurus, Compsognathus e Velociraptor tiveram suas taxas metabólicas dentro do intervalo dos endotérmicos. Apenas bípedes muito pequenos como os Archaeopteryx não obtiveram resultados fora da taxa metabólica dos ectotérmicos atuais, como podemos observar no gráfico de limites da imagem a seguir. Lembrando que foram usados valores de endotérmicos e ectotérmicos vivos para comparar com os valores obtidos nas análises dos dinossauros. 

Como podemos ver no gráfico de limites abaixo, da esquerda para a direita: Archaeopteryx, Marasuchus, Microraptor, Compsognathus, Lesothosaurus, Heterodontosaurus, Coelophysis, Velociraptor, Gorgosaurus, Dilophosaurus, Plateosaurus, Allosaurus, Tyrannosaurus. Os símbolos pretos são as estimativas a partir do volume muscular ativo, e os símbolos brancos são as estimativas da altura do quadril. O azul representa o limite ectotérmico, e o vermelho o limite endotérmico.

A pesquisa mostrou que a abordagem com base no volume muscular, que fornece estimativas mais altas de custo energético, é a que parece ser mais precisa para analisarmos dinossauros bem grandes, principalmente por conta da distensão muscular ereta dos membros para os maiores dinossauros, assim como hoje nos nossos elefantes.

Ao analisar as hipóteses com base na relação de parentesco dentro da história evolutiva, mostrou-se que o nível de metabolismo endotérmico em sustentar a velocidade de corrida lenta estaria em todo o grupos dos Dinossauros. Porém, baseando-se na altura no quadril para uma corrida moderada pode-se afirmar que a endotermia esteve presente algumas vezes antes de “surgirem” as aves modernas (as quais são certamente endotérmicas). Tendo essas evidências em mente, podemos sustentar a hipótese de endotermia para os dinossauros não aviários maiores, ou ao menos uma homeotermia acima da temperatura de ectotérmicos atuais. Sendo assim, mais frios que aves e mais quentes que crocodilos. 

Vale ressaltar que existem algumas análises utilizando métodos que usam reagentes do carbono nas amostras de cascas dos ovos de alguns titanossaurídeos para podem ajudar a determinar a temperatura corporal das dinossauros fêmeas durante a ovulação. Essa pesquisa evidencia que elas podem ter tido uma temperatura mais elevada do que se presumia. Então quem sabe a endotermia não tenha estado presente somente nos bípedes, mas também em animais quadrúpedes como os saurópodes de pescoço comprido (como exemplo temos os Brachiosaurus)!? Será que Steven Spielberg falando por meio de Alan Grant de Jurassic Park também estava correto lá em 1993? 

E você, aceitaria dar um abraço em um dinossauro para verificar sua temperatura? Por hora só seria possível abraçar seus parentes quentinhos que ciscam pelas fazendas, então aproveite o abraço, porque hoje você é o predador, e não ele. 

Referências:

¹POUGH, J. H.; C. M. Janis; J. B. Heiser. A vida dos Vertebrados. 4ª ed. São Paulo : Atheneu, 2008.

SILVA, Sandra. Enciclopédia ilustrada: os dinossauros e a pré-história. Baurueri, SP : Girassol, 2006.