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Novos ancestrais humanos são descobertos
30/05/2015, 4:08 PM
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Fóssil da mandíbula superior e inferior do Australopithecus deyiremeda (Imagem: Nature)

Fóssil da mandíbula superior e inferior do Australopithecus deyiremeda (Imagem: Nature)

Lucy, uma das primeiras ancestrais humanas já encontradas, ganhou um parente. Uma equipe internacional de cientistas, liderada pelo Dr. Yohannes Haile-Selassie, do Museu de História Natural de Cleveland (EUA), descobriu uma nova espécie de ancestrais humanos datada entre 3,3 e 3,5 milhões de anos atrás.

Fósseis de uma mandíbula superior e inferior recuperados da área de Woranso-Mille, na região de Afar, na Etiópia, foram atribuídos à nova espécie de Australopithecus deyiremeda. Este hominídeo viveu ao lado da famosa espécie de Lucy, o Australopithecus afarensis.

A espécie de Lucy viveu entre de 2,9 e 3,8 milhões de anos atrás, sobrepondo-se no tempo com a nova espécie. O Australopithecus deyiremeda é a evidência mais conclusiva da presença simultânea de mais de uma espécie ancestral de primeiros humanos estreitamente relacionados antes de 3 milhões de anos atrás. O nome “deyiremeda” (dia-ihreme-dah) significa “parente próximo” na língua falada pelo povo Afar.

Diferenças

O Australopithecus deyiremeda difere da espécie de Lucy em termos de forma e tamanho de seus dentes grossos e esmaltados e na arquitetura robusta de suas mandíbulas inferiores. Os dentes anteriores também são relativamente pequenos, indicando que eles provavelmente tinham uma dieta diferente.

“A nova espécie é mais uma confirmação de que a espécie de Lucy, o Australopithecus afarensis, não é a única potencial espécie ancestral humana que vagava no que é hoje a região de Afar, na Etiópia, durante a era do Plioceno médio”, explica o principal autor e líder do projeto Woranso-Mille, Yohannes Haile-Selassie, curador de antropologia física no Museu de História Natural de Cleveland. “A evidência fóssil atual da área de estudo de Woranso-Mille mostra claramente que houve pelo menos duas, se não três, espécies humanas vivendo ao mesmo tempo e com proximidade geográfica”, afirma.

“A idade dos novos fósseis é muito bem limitada pela geologia regional, pela datação radiométrica e pelos novos dados paleomagnéticos”, diz a coautora Beverly Saylor, da Case Western Reserve University, também em Cleveland.

Debate aberto

“Esta nova espécie leva o debate em curso sobre a diversidade dos primeiros hominídeos a um outro nível”, aponta Haile-Selassie. Alguns de nossos colegas serão céticos a respeito desta nova espécie, o que não é incomum. No entanto, penso que é tempo de olharmos para as fases anteriores da nossa evolução com uma mente aberta e examinar cuidadosamente as evidências fósseis atualmente disponíveis, em vez de imediatamente desconsiderar os fósseis que não se encaixam nas nossas hipóteses de longa data”, alerta o pesquisador.

Cientistas há muito argumentavam que havia apenas uma espécie de pré-humanos, em determinado momento entre 3 e 4 milhões de anos atrás, que posteriormente deram origem a outra espécie nova através do tempo. Isso foi o que o registro fóssil pareceu indicar até o final do século 20. No entanto, as descobertas do Australopithecus bahrelghazali, no Chade, e do Kenyanthropus platyops, no Quênia, ambos do mesmo período de tempo da espécie de Lucy, desafiaram essa ideia. Embora um número de investigadores tenha se mantido cético sobre a validade dessas espécies, a descoberta em 2012 de um pé que não pertencia à espécie de Lucy na mesma região, também feita por Haile-Selassie, cancelou certas dúvidas sobre a probabilidade de múltiplas espécies de hominídeos entre 3 a 4 milhões de anos atrás.

Apesar do pé não pertencer a um membro da espécie de Lucy, os pesquisadores não o atribuíram à nova espécie, devido à falta de associação clara, apesar da semelhança na idade geológica e proximidade geográfica. Independentemente disso, a nova espécie, Australopithecus deyiremeda, indiscutivelmente confirma que várias espécies, de fato, coexistiram durante esse período de tempo.

Esta descoberta tem implicações importantes para a nossa compreensão dos primeiros hominídeos. Ela também levanta questões importantes, tais como se os múltiplos hominídeos que viveram ao mesmo tempo e na mesma área geográfica podem ter partilhado o ambiente e os recursos disponíveis.

Hype Science

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COMENTÁRIO NOSSO:

Por Daniel Froes Zordan

As características morfológicas de todos os fósseis de hominídeos encontrados até o momento indicam que eles eram meros macacos extintos. As similaridades entre eles demonstram apenas variações dentro de um ou mais tipos de macacos extintos.

Além do mais, a única coisa que temos são apenas fragmentos. Não há se quer um único exemplar completo – apenas partes de crânio, mandíbulas, dentes… etc.

Tendo visto que alguns cientistas estão céticos a respeito desta nova espécie descoberta, acredito que em pouco tempo o Australopithecus deyiremeda também cairá por terra. 

Não é por menos que Tim White, especialista em evolução humana da Universidade de Berkeley, Califórnia, não ficou nada impressionado com a descoberta. Para ele a mandíbula do Australopithecus deyiremeda são da mesma espécie de Lucy (Australopithecus afarensis)

“Variações anatômicas são normais dentro de uma espécie biológica”, disse Tim White. “Por isso é que tantos anúncios desse gênero são logo desmentidos”, censurou.

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Referência:

1. Yohannes Haile-SelassieLuis GibertStephanie M. MelilloTimothy M. RyanMulugeta AleneAlan DeinoNaomi E. LevinGary Scott & Beverly Z. Saylor New species from Ethiopia further expands Middle Pliocene hominin diversity” (Nature, 521, 483–488, 28 May 2015, doi:10.1038/nature14448)

ABSTRACT

Middle Pliocene hominin species diversity has been a subject of debate over the past two decades, particularly after the naming of Australopithecus bahrelghazali and Kenyanthropus platyops in addition to the well-known species Australopithecus afarensis. Further analyses continue to support the proposal that several hominin species co-existed during this time period. Here we recognize a new hominin species (Australopithecus deyiremeda sp. nov.) from 3.3–3.5-million-year-old deposits in the Woranso–Mille study area, central Afar, Ethiopia. The new species from Woranso–Mille shows that there were at least two contemporaneous hominin species living in the Afar region of Ethiopia between 3.3 and 3.5 million years ago, and further confirms early hominin taxonomic diversity in eastern Africa during the Middle Pliocene epoch. The morphology of Au. deyiremeda also reinforces concerns related to dentognathic (that is, jaws and teeth) homoplasy in Plio–Pleistocene hominins, and shows that some dentognathic features traditionally associated with Paranthropus and Homo appeared in the fossil record earlier than previously thought.



Como o entrelaçamento quântico construiu o tempo
30/05/2015, 2:06 PM
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Como o entrelaçamento quântico construiu o tempo3

Físicos e matemáticos têm buscado uma Teoria de Tudo que unifique a relatividade geral e a mecânica quântica. Enquanto a relatividade explica a gravidade e fenômenos em grande escala, tais como a dinâmica das estrelas e das galáxias no universo, a mecânica quântica explica fenômenos microscópicos em escalas subatômicas e moleculares. Agora, cientistas afirmam ter encontrado uma resposta que pode levar a essa teoria universal e mostrar de onde surgiu o espaço-tempo.

O princípio holográfico é amplamente considerado uma característica essencial de uma teoria universal bem sucedida. O princípio holográfico afirma que a gravidade de um volume tridimensional pode ser descrita pela mecânica quântica numa superfície bidimensional do volume envolvente. Em particular, as três dimensões do volume deverão surgir a partir das duas dimensões da superfície. No entanto, a compreensão dos mecanismos para o surgimento do volume da superfície até agora eram indefinidos.

Um novo estudo, comandado por Hirosi Ooguri, professor da Universidade de Tóquio (Japão), ao lado de colaboradores, descobriu que o entrelaçamento quântico é a chave para resolver esta questão. Usando uma teoria quântica (que não inclui a gravidade), eles mostraram como calcular a densidade da energia, que é uma fonte de interações gravitacionais em três dimensões, usando dados de emaranhamentos quânticos na superfície. É mais ou menos como diagnosticar as condições no interior do seu corpo olhando imagens de raios-X em folhas bidimensionais.

Ilustração do princípio holográfico (Credit: Hirosi Ooguri)

Ilustração do princípio holográfico (Credit: Hirosi Ooguri)

Isto permitiu aos cientistas interpretar propriedades universais do entrelaçamento quântico como condições para a densidade da energia que devem ser satisfeitas por qualquer teoria quântica consistente da gravidade, sem realmente incluir explicitamente a gravidade. A importância do entrelaçamento quântico foi sugerida antes, mas seu real papel no surgimento do espaço-tempo não estava claro até este trabalho.

Ação fantasmagórica à distância

O emaranhamento quântico é um fenômeno pelo qual estados quânticos tais como rotação ou polarização de partículas em locais diferentes não podem ser descritos de forma independente. Medir (e, portanto, agir sobre) uma partícula significa que também se age sobre a outra, algo que Einstein chamou de “ação fantasmagórica à distância”. O trabalho de Ooguri e seus colaboradores mostra que esse entrelaçamento quântico gera as dimensões adicionais da teoria gravitacional.

“Sabe-se que o entrelaçamento quântico está relacionado com questões profundas na unificação da relatividade e da mecânica quântica gerais, tais como o paradoxo das informações dos buracos negros e o paradoxo firewall”, diz Ooguri. “Nosso artigo lança nova luz sobre a relação entre o emaranhamento quântico e a estrutura microscópica do espaço-tempo através de cálculos explícitos. A interface entre a gravidade quântica e a ciência da informação está se tornando cada vez mais importante para ambos os campos. Eu mesmo estou colaborando com cientistas da informação para prosseguir esta linha de investigação adicional”, afirma.

Hype Science

Referência:

1. Jennifer Lin, Matilde Marcolli, Hirosi Ooguri, and Bogdan Stoica “Locality of gravitational systems from entanglement of conformal field theories” (Physical Review Letters, 2015)

ABSTRACT

The Ryu-Takayanagi formula relates the entanglement entropy in a conformal field theory to the area of a minimal surface in its holographic dual. We show that this relation can be inverted for any state in the conformal field theory to compute the bulk stress-energy tensor near the boundary of the bulk spacetime, reconstructing the local data in the bulk from the entanglement on the boundary. We also show that positivity, monotonicity, and convexity of the relative entropy for small spherical domains between the reduced density matrices of any state and of the ground state of the conformal field theory are guaranteed by positivity conditions on the bulk matter energy density. As positivity and monotonicity of the relative entropy are general properties of quantum systems, this can be interpreted as a derivation of bulk energy conditions in any holographic system with the Ryu-Takayanagi prescription applies. We discuss an information theoretical interpretation of the convexity in terms of the Fisher metric.



A estrela que viveu antes do Big Bang
17/05/2015, 12:30 PM
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Coisas estranhas e inexplicáveis da ciência: a estrela que viveu antes do Big Bang

A estranha estrela é composta de 75% hidrogênio, 25% hélio, e possui apenas 0,00007% de elementos mais pesados

A estranha estrela é composta de 75% hidrogênio, 25% hélio, e possui apenas 0,00007% de elementos mais pesados

Ela não tem um nome muito cativante, mas a estrela SDSS J102915 + 172927 tem uma história única e enraizada nas suas origens inexplicáveis e um tanto misteriosas.

Localizada na constelação Leo, a estrela em questão, conhecida como estrela de Caffau, foi formada em torno de 13 bilhões de anos atrás, tornando-se uma das mais antigas de nosso universo conhecido. No entanto, os astrônomos ainda estão confusos sobre a forma como ela nasceu e tem sobrevivido todo esse tempo.

Descoberta uma sobrevivente

A estrela foi avistada pela primeira vez através do Very Large Telescope (“Telescópio Muito Grande”, em tradução livre), do Chile. O nome “Estrela do Caffau” foi dado em homenagem à Elisabetta Caffau, do Centro de Astronomia na Universidade de Heidelberg e do Observatório de Paris. Ela também foi o principal autora de um dos primeiros artigos sobre a tal estrela.

Como essa estrela foi descoberta?

Um censo detalhado do universo estava sendo feito quando cientistas notaram algo diferente sobre a composição dessa estrela específica.

Estrelas são feitas principalmente de hidrogênio e hélio com uma pequena quantidade de elementos mais pesados (metais). Estranhamente, a estrela de Caffau tem 20 mil vezes menos metais em comparação a estrelas típicas.

O pesquisador Hans-Günter Ludwig, que participou do estudo desta grande descoberta, acredita que a falta de lítio é particularmente “intrigante”. Ele sugere que a estrela pode apenas ser diferente, uma excentricidade do universo.

O que é normal

É normal para as estrelas terem composições diferentes no que diz respeito a quantidades de metais. Estrelas como o nosso sol, por exemplo, classificadas como “População I”, são relativamente jovens. Elas geralmente têm cerca de 4,5 bilhões de anos e são compostas por algo em torno de 2 a 3% de metais.

Já as estrelas mais velhas, classificadas como “População II”, têm algo entre 0,01% e 0,1% de metais. Estas estrelas representam os dois tipos que somos capazes de observar.

Há uma outra população de estrelas, no entanto, da qual nós nunca vimos nenhuma e (provavelmente) nunca veremos. As estrelas que não possuem estes metais em sua composição são classificadas como “População III”. No entanto, como mencionado anteriormente, isso é apenas uma teoria, porque elas nunca foram observadas.

Mas porque elas nunca foram observadas?

Bem, porque viveram há MUITO tempo. Por causa do enorme tamanho que os pesquisadores acreditam que elas têm, elas teriam queimado rapidamente quando o universo estava apenas começando.

Assim, se a estrela de Caffau é de fato uma estrela da População III, os astrônomos não têm ideia de como ela poderia ter sobrevivido tanto tempo.

Formação da estrela de Caffau

O Big Bang resultou na criação dos primeiros elementos que (eventualmente) formaram todo o universo. Hidrogênio, hélio e lítio foram os principais e, como resultado, estes são o que compuseram as primeiras estrelas.

As estrelas queimaram rapidamente e a sua pressão e calor intenso resultou na formação de elementos tais como carbono e oxigênio. De acordo com o período de tempo em que os cientistas acreditam que a estrela de Caffau se formou, esses metais teriam sido necessários para resfriar as nuvens moleculares, já que estrelas não devem ser capazes de se formar sem estes materiais.

No entanto, não há nenhum carbono ou oxigênio presente na estrela de Caffau. Além disso, o lítio, um elemento conhecido por ser abundante no universo nesse momento, também está faltando na fotosfera da estrela, o que é incomum.

Existe uma resposta possível?

Um estudante na Universidade Estadual da Pensilvânia, nos Estados Unidos, pode ter resolvido o mistério estrelar.  Nick Rufo e seu professor, Timothy Lawlor, sugerem que a estrela não se encaixa em nenhuma das populações estrelares anteriormente consideradas.2

Em vez disso, ela estaria na fase subgigante da evolução e, portanto, seria muito maior do que o inicialmente observado.

Quando uma estrela esgota seu hidrogênio do núcleo e começa a queimar hidrogênio em um escudo em torno de um núcleo de hélio crescente, ela ilumina, se expande e se torna uma “subgigante”. Isso é algo que normalmente acontece no caminho para uma estrela se tornar uma gigante vermelha.

Rufo suspeita que, para a composição observada de lítio corresponder, a estrela teria de ser significativamente menor em massa, o que não era provável com base na temperatura em que se encontrava.

Além destas observações, os pesquisadores também consideram outras variáveis, tais como a dos efeitos do assentamento gravitacional, elemento de difusão e força radiativa. Estes teriam um impacto significativo sobre a falta de metais presentes na estrela de Caffau.

Importância

A existência da estrela de Caffau apoia uma ideia interessante: talvez o Big Bang não seja um evento tão extraordinário assim.3 Em vez disso, pode haver múltiplas explosões médias que ocorrem periodicamente. Portanto, a estrela de Caffau pode ter existido antes da explosão que deu origem a muitos dos objetos em nosso universo conhecido. Isso explicaria por que sua composição não combina muito bem com as estrelas que conhecemos e seria o ponto de partida para um raciocínio extremamente intrigante.

No entanto, outra evidência parece refutar essa ideia.

“Alguns pesquisadores acreditam que houve apenas um Big Bang (no nosso universo observável, pelo menos). Essa explosão ocupou todos os lugares ao mesmo tempo, porque a evidência que vemos é que tudo no universo (em grandes escalas de distância) está se afastando de todo o resto. No caso de múltiplos Big Bangs, então, presumivelmente, a gente veria algumas galáxias distantes se movendo uma em direção a outra, ou, pelo menos, uma relação mais complexa entre a distância de objetos que vemos nas velocidades em que elas parecem estar se afastando de nós.” 4

Desde a descoberta da estrela do Caffau, os astrônomos localizaram outras estrelas semelhantes, o que os forçaram a repensar o cenário de formação estelar.

Conforme os estudos dessas estrelas continuam, mais peças sobre universo e suas origens provavelmente vão aparecer pelo caminho.

Hype Science

Referências:

1. J. MacDonald, T.M. Lawlor, N. Anilmis and N.F. Rufo “The extremely low metallicity star SDSS J102915+172927: a subgiant scenario” (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,  431, 1425, 12 Feb 2013, arXiv:1302.2957 [astro-ph.SR]) [Em PDF]

ABSTRACT

Spectroscopic analysis of the Galactic halo star SDSS J102915+172927 has shown it to have a very low heavy element abundance, Z < 7.4 10-7, with [Fe/H] = -4.89 plus/minus 0.10 and an upper limit on the C abundance of [C/H] < -4.5. The low C/Fe ratio distinguishes this object from most other extremely metal poor stars. The effective temperature and surface gravity have been determined to be Teff = 5811 plus/minus 150 K and log g = 4.0 plus/minus 0.5. The surface gravity estimate is problematical in that it places the star between the main sequence and the subgiants in the Hertzsprung-Russell diagram. If it is assumed that the star is on the main sequence, its mass and are estimated to be M = 0.72 plus/minus 0.06 Msun and L = 0.45 plus/minus 0.10 Lsun, placing it at a distance of 1.35 plus/minus 0.16 kpc. The upper limit on the lithium abundance, A(Li) < 0.9, is inconsistent with the star being a dwarf, assuming that mixing is due only to convection. In this paper, we propose that SJ102915 is a sub-giant that formed with significantly higher Z than currently observed, in agreement with theoretical predictions for the minimum C and/or O abundances needed for low mass star formation. In this scenario, extremely low Z and low Li abundance result from gravitational settling on the main sequence followed by incomplete convective dredge-up during subgiant evolution. The observed Fe abundance requires the initial Fe abundance to be enhanced compared to C and O, which we interpret as formation of SJ102915 occurring in the vicinity of a type Ia supernova.

2. “Student and professor solve astronomical mystery” (Penn State Brandywine, Apr 04, 2013)

3. “Most Mysterious Star Discovered In Constellation Leo” (Before It’s News, September 13, 2011)

4. “Could there have been multiple Big Bangs at different places in the universe? (Intermediate)” (Cornell University)



Complexidade genética está por trás de estrutura social de abelhas
17/05/2015, 4:41 AM
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Estudo internacional compara genomas de dez espécies para saber o que caracteriza grupos complexos

Abelha-melífera (gênero Apis)

Abelha-melífera (gênero Apis)

O surgimento de sociedades nas quais apenas a rainha se reproduz, como as de algumas espécies de abelhas, é um enigma evolutivo tão antigo quanto a própria teoria da evolução: Charles Darwin o considerava um entrave a sua argumentação. Do século XIX para cá muito mudou em como se entende esse sistema altamente ordenado conhecido como eussocialidade, em que a maior parte dos participantes é estéril e divide tarefas como o cuidado aos jovens e outras funções essenciais à manutenção da colônia.

Agora, graças ao barateamento das tecnologias de sequenciamento e análise de genomas, novos avanços permitem comparações do material genético inteiro de várias espécies. É o que fez um grupo liderado pela norte-americana Karen Kapheim, da Universidade do Estado de Utah, em artigo publicado na Science desta semana (15/5). A conclusão principal é que um aumento na complexidade das redes que interligam os genes está por trás da evolução da eussocialidade.

“As espécies mais sociais têm um número maior de sítios de ligação nas regiões que regulam a atividade dos genes”, explica o biólogo Klaus Hartfelder da Universidade de São Paulo (USP) em Ribeirão Preto. Ele e a colega Zilá Luz Paulino Simões participaram do trabalho publicado na Science com outros integrantes do Laboratório de Biologia de Desenvolvimento de Abelhas (LBDA), uma rede que reúne pesquisadores da USP de Ribeirão Preto, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), da Universidade Estadual Paulista (Unesp) em Jaboticabal e da Universidade Federal de Alfenas.

Em linhas gerais, a maior quantidade de sítios de ligação se traduz em versatilidade e flexibilidade em como a expressão de um gene pode ser modulada, formando redes mais complexas: cada gene está potencialmente conectado a um maior número de outros genes.

De acordo com o pesquisador, essa capacidade de regulação pode ser importante para as variações que acontecem ao longo da vida de uma abelha social que, conforme a idade, vai mudando de função (cuidar das larvas quando mais jovem e buscar alimento quando mais velha, por exemplo). O resultado também explica o que está por trás das redes de genes que o grupo de Ribeirão Preto já vem observando há cerca de três décadas, e distinguem uma abelha operária de uma rainha.

Aumento na complexidade das redes que interligam os genes está por trás da evolução da eussocialidade na estrutura social de abelhas

Aumento na complexidade das redes que interligam os genes está por trás da evolução da eussocialidade na estrutura social de abelhas

O estudo publicado na Science envolveu espécies cujos genomas já vinham sendo estudados e outras sequenciadas especialmente, num total de dez tipos de abelhas com variáveis graus de socialidade – desde solitárias até altamente sociais, passando por níveis intermediários de complexidade na organização. Nessa lista há animais muito diferentes, que vêm evoluindo separadamente há cerca de 60 milhões de anos – as abelhas-melíferas (gênero Apis) e as sem ferrão (Melipononi). Isso é importante porque esses dois grupos representam duas origens independentes da eussocialidade.

A análise comparada desses dez genomas permitiu identificar, em genes responsáveis pela produção de proteínas, assinaturas diferentes nas transições da evolução social. Nas espécies com sistemas sociais mais avançados, os dados indicaram que dois terços dos genes examinados estão mudando rapidamente, o que indica um efeito direcional da seleção natural.

Algumas famílias de genes também parecem estar se diversificando com o aumento da socialidade, como no caso de genes associados à percepção de odores e ao metabolismo de lipídeos. Já genes ligados à detoxificação e defesa contra doenças aparentemente se tornaram mais escassos ao longo da evolução social das abelhas – talvez porque a pressão da seleção natural sobre a imunidade seja menor dentro dos ninhos.

Esses resultados indicam que não há uma receita genética única para a socialidade, novas características devem aparecer a cada novo surgimento desse tipo de organização. A complexidade das redes genéticas, porém, parece ser essencial. Nessa grande comparação, o estudo aponta direções que deverão agora ser investigadas mais a fundo pelos grupos envolvidos.

FAPESP

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COMENTÁRIO NOSSO:

Por Daniel F. Zordan

Não é de hoje que as abelhas surpreendem os cientistas. Estudos realizados com abelhas revelam capacidades e habilidades extraordinárias, tais como:

1 – Reconhecer ou contar rostos humanos; 1

2 – Monitoramento da qualidade do ar; 2

3 – Fazer cálculos matemáticos complexos (Calcular a rota mais curta para chegar até as flores para economizar tempo e poupa gasto de energia, um dos princípios da questão matemática conhecida como “problema do caixeiro-viajante”); 

4- Boa visão (São também capazes de distinguir cores);

5 – Grande memória e inteligência5

O cientista Lars Chittka, afirma que as abelhas precisam fazer cálculos constantemente para criarem rotas menores entre flores para otimizar sua busca por néctar, e encontrar seu caminho de volta para a colmeia. Destaca ainda que para resolver o mesmo tipo de problema, computadores podem levar dias. 6

Como um animal com um cérebro do tamanho de uma cabeça de alfinete pode ser capaz de realizar cálculos e possuir habilidades de extrema complexidade?

Sinceramente, não tenho fé o suficiente para crer que toda essa complexidade originou-se através de geração espontânea + seleção natural + tempo. Pois isso exigiria muito mais fé do que crer em um Designer Inteligente, real e intencional.

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Artigo científico:

a) Karen M. Kapheim, Hailin Pan, Cai Li, Steven L. Salzberg, Daniela Puiu, Tanja Magoc, Hugh M. RobertsonMatthew E. HudsonAarti VenkatBrielle J. FischmanAlvaro HernandezMark Yandell,  Daniel Ence, Carson HoltGeorge D. YocumWilliam P. KempJordi BoschRobert M. Waterhouse,  Evgeny M. ZdobnovEckart StolleF. Bernhard KrausSophie HelbingRobin F. A. MoritzKarl M. Glastad, Brendan G. HuntMichael A. D. GoodismanFrank HauserCornelis J. P. GrimmelikhuijzenDaniel Guariz PinheiroFrancis Morais Franco NunesMichelle Prioli Miranda SoaresÉrica Donato TanakaZilá Luz Paulino SimõesKlaus HartfelderJay D. EvansSeth M. BarribeauReed M. JohnsonJonathan H. MasseyBruce R. SoutheyMartin HasselmannDaniel HamacherMatthias BiewerClement F. KentAmro ZayedCharles Blatti IIISaurabh SinhaJ. Spencer JohnstonShawn J. HanrahanSarah D. KocherJun WangGene E. RobinsonGuojie Zhang  Genomic signatures of evolutionary transitions from solitary to group living” (Science, v. 348, n. 6236. 15 May 2015,  DOI: 10.1126/science.aaa4788)

ABSTRACT

The evolution of eusociality is one of the major transitions in evolution, but the underlying genomic changes are unknown. We compared the genomes of ten bee species that vary in social complexity, representing multiple independent transitions in social evolution, and report three major findings. First, many important genes show evidence of neutral evolution as a consequence of relaxed selection with increasing social complexity. Second, there is no single road map to eusociality; independent evolutionary transitions in sociality have independent genetic underpinnings. Third, though clearly independent in detail, these transitions do have similar general features, including an increase in constrained protein evolution accompanied by increases in the potential for gene regulation and decreases in diversity and abundance of transposable elements. Eusociality may arise through different mechanisms each time, but would likely always involve an increase in the complexity of gene networks.

Referências do comentário:

1. A. Avarguès-Weber, G. Portelli, J. Benard, A. Dyer and M. Giurfa “Configural processing enables discrimination and categorization of face-like stimuli in honeybees” (The Journal of Experimental Biology, 2010 Feb 15, 213(4):593-601. doi: 10.1242/jeb.039263)

2. “At German Airports, Bees Help Monitor Air Quality” (The New York Times, June 28, 2010)

3. Mathieu Lihoreau, Lars Chittka, and Nigel E. Raine “Travel optimization by foraging bumblebees through readjustments of traplines after discovery of new feeding locations” (The American Naturalist, Vol. 176, No. 6, pp. 744-757, December 2010, DOI:10.1086/657042)

4. Eric J. Warrant, Almut Kelber, Anna Gislén, Birgit Greiner, Willi Ribi, William T. Wcislo “Nocturnal Vision and Landmark Orientation in a Tropical Halictid Bee” (Current Biology, vol. 14, Issue 15, p1309–1318, 10 August 2004, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2004.07.057) [Em PDF: “Ocellar optics in nocturnal and diurnal bees and wasps”]

5. “Intelligence, Sleep and Memory” (Beeologics)

6. “Tiny brained bees solve a complex mathematical problem” (University of London, 25 October 2010)



Mariposa dinossauro: Um enigma evolutivo
16/05/2015, 6:12 AM
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Mariposa dinossauro Um enigma evolutivo

Mariposa ‘enigma’ (Enigmatinea glatzella), descoberta na Austrália, tem sido descrito como um dinossauro vivo. (Imagem: CSIRO ECOSSISTEMA SCIENCES)

By Jake Hebert, Ph.D – Cientistas descobriram uma pequena mariposa na “Kangaroo Island” (Austrália) e deram-lhe o nome de “Enigmatinea glatzella”. O nome é bastante descritivo visto que Enigmatinea significa “mariposa enigma” em Latim.1,2 Mas porque esta mariposa é um enigma para os cientistas evolucionistas?

Os representantes vivos atuais desta mariposa têm “essencialmente as mesmas características” que os seus ancestrais, que, segundo os evolucionistas, viveu há 40/50 milhões de anos atrás.3 Consequentemente, nenhuma evolução ocorreu durante todo este alegado tempo. Ted Edwards, um dos cientistas responsáveis para descrever esta nova família de mariposas, disse: “Isto é realmente incrível, porque isto significa que a linhagem ancestral tem continuado sem mudar muito no que toca às suas estruturas básicas”.1

Por este motivo, os cientistas estão a identificar a Enigmatinea glatzella como a “mariposa dinossauro”. Visto que, de acordo com a teoria evolucionista, os dinossauros foram extintos há 65 milhões de anos atrás, a descoberta dum representante vivo desta criatura que tem pelo menos 40 milhões de anos é tão notável como descobrir um dinossauro vivo.

A ausência de qualquer evolução é ainda mais surpreendente se levarmos em conta que a mariposa tem um tempo de vida extremamente curto. Estas mariposas-dinossauro emergem do casulo, acasalam, colocam ovos e morrem em um só dia. Embora o tempo total de vida (de ovo a adulto) da mariposa dinossauro ainda seja algo não muito bem compreendido, outras mariposas têm tempos de vida de cerca de 1 mês.4

Uma mariposa 'enigma' adulta (Imagem: George Gibbs)

Uma mariposa ‘enigma’ adulta (Imagem: George Gibbs)

Isto significa que centenas de milhões de gerações de mariposas-dinossauro poderiam facilmente ter vivido e morrido durante os supostos 40 milhões de anos de intervalo. Embora a morte seja o motor que supostamente dirige o processo, essencialmente nenhuma evolução ocorreu durante esse alegado tempo.

Para além disso, esta descoberta coloca em causa crenças seculares anteriores em torno da evolução das mariposas. Construir uma nova filogenia das mariposas (linhagem evolutiva) que leva em conta a existência desta recém-descoberta mariposa requer, nas palavras dos autores do artigos, “um número adicional de pressuposições ad hoc”2

Esta mariposa é mais um exemplo de um “fóssil vivo”, uma criatura cujos representativos vivos não são significativamente distintos dos seus ancestrais fossilizados, apesar da passagem dos alegados “milhões de anos”. 5,6,7,8 Claro que esta falta de evolução é exatamente o que seria de esperar encontrar na natureza visto que Deus criou todas as formas de vida – incluindo as mariposas – para se reproduzirem “conforme a sua espécie” (Gênesis 1:21)

Darwinismo     (Obs.: Texto modificado para “português (Br)” – Daniel F. Zordan)

Referências:

By Jake Hebert, Ph.D “Dinosaur Moth: An Evolutionary Enigma” (Institute for Creation Research, March 30, 2015.)

1. Casey, M. “Living dinosaur” moth discovered in Australia” (CBS News, Posted on cbsnews.com March 4, 2015, accessed March 12, 2015)

2. Kristensen, N. P. et al. 2015 “A new extant family of primitive moths from Kangaroo Island, Australia, and its significance for understanding early Lepidoptera evolution” (Systematic Entomology, 40 (1): 5-16)

3. “Moth discovered may be a ‘living dinosaur'” (AOL News, Posted on aol.com March 6, 2015, accessed March 12, 2015)

4. Williams, E. et al. “How long do butterflies or moths live?” Frequently Asked Questions (The Lepidopterists’ Society, Posted on lepsoc.org, accessed March 18, 2015)

5. Thomas, B. 2011 “Insect Fossil Flies in the Face of Gradual Evolution” (Science News Update,Posted on icr.org April 29, 2011, accessed March 12, 2015)

6. Thomas, B. 2010 “New Population Found of Damselfly ‘Living Fossil'” (Science News Update, Posted on icr.org January 19, 2010, accessed March 12, 2015)

7. Sherwin, F. 2006 “Butterfly Evolution?” (Science News Update,Posted on icr.org July 18, 2006, accessed March 12, 2015)

8. Sherwin, F. 2005 “Butterflies vs. Macroevolution” (Acts & Facts, 34 (2))

Image credit: Copyright © 2015. CSIRO Ecosystem Sciences. Adapted for use in accordance with federal copyright (fair use doctrine) law. Usage by ICR does not imply endorsement of copyright holder.

*Dr. Hebert is Research Associate at the Institute for Creation Research and received his Ph.D. in physics from the University of Texas at Dallas.



O difícil caminho para descobrir como a vida na Terra surgiu
15/05/2015, 10:40 AM
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O difícil caminho para descobrir como a vida na Terra surgiu9

Ilustração do evento conhecido como Bombardeamento Pesado Tardio

Foram as ações de Júpiter e Saturno que, muito por acaso, criaram a vida na Terra.

Não os deuses do panteão romano, mas os planetas gigantes, que antigamente orbitavam muito mais perto do sol. Empurrados para fora, soltaram uma cascata de asteroides, em um evento conhecido como Bombardeamento Pesado Tardio, que explodiram na superfície da jovem Terra e criaram as crateras ainda visíveis da Lua.

No calor intenso desses impactos, o carbono dos meteoritos reagiu com o nitrogênio da atmosfera terrestre formando o cianeto de hidrogênio. Apesar de ser um veneno, o cianeto é, no entanto, o antigo caminho pelo qual os átomos inertes de carbono entraram na química da vida.

Quando o impacto do Bombardeamento Pesado Tardio diminuiu, cerca de 3,8 bilhões de anos atrás, o cianeto havia chovido e formado poças, reagido com metais, evaporado, sido assado e irradiado com luzes ultravioletas e dissolvido em canais que corriam para lagos de água fresca. Os elementos químicos formados da interação do cianeto se combinaram ali de várias maneiras para gerar o precursor dos lipídios, dos nucleotídeos e dos aminoácidos. Esses são os três componentes significantes de uma célula viva – os lipídios compõem as paredes dos vários compartimentos da célula; os nucleotídeos guardam suas informações; e os aminoácidos formam proteínas que controlam seu metabolismo.

Ilustração das marcas deixadas pelo Bombardeamento Pesado Tardio

Ilustração das marcas deixadas pelo Bombardeamento Pesado Tardio

Toda essa descrição é uma hipótese proposta por John Sutherland, químico da Universidade de Cambridge, na Inglaterra. Ele testou todas as reações químicas exigidas em um laboratório e desenvolveu evidências de que esses acontecimentos são plausíveis sob as condições prováveis da Terra primitiva.

Depois de descobrir a possível química necessária para produzir os materiais do início da vida, Sutherland desenvolveu o cenário geológico acima, que tem as condições obrigatórias para desencadear esses acontecimentos.

Já a própria química veio da descoberta, feita por Sutherland seis anos atrás, da chave para um mundo de RNA.

Há tempos os biólogos acreditam na ideia de que a primeira molécula que carregava informações da vida não foi o DNA, mas seu primo químico próximo, o RNA. O RNA pode guardar informações genéticas e agir como uma enzima para produzir mais RNA. Como o DNA, o RNA é composto de uma fita de unidades químicas conhecidas como nucleotídeos. Cada nucleotídeo consiste de um açúcar, a ribose no caso do RNA, unido a uma base de um lado e a um grupo fosfato do outro.

Os pesquisadores que tentam reconstruir a química que levou à vida mostraram caminhos plausíveis para o surgimento da ribose e das bases. Mas, na química prebiótica, o que se pressupõe da química natural da Terra antes do começo da vida, eles não puderam achar uma maneira provável de unir a ribose à base. Esse obstáculo era tão assustador que alguns começaram a duvidar da ideia de um mundo de RNA e a procurar, em vez disso, um sistema pré-RNA.

Depois de dez anos testando todas as possíveis combinações de químicas prebióticas, Sutherland descobriu que a solução não era montar as unidades de ribose e açúcar separadamente, como consta dos livros de biologia, mas construir uma substância que fosse parte açúcar e parte base. A soma de outra substância química simples converteu esse híbrido em um ribonucleotídeo. A porta para o mundo de RNA havia finalmente sido aberta.

Se esse foi um passo importante, deduziu Sutherland, então o resto da química prebiótica precisaria de alguma maneira estar relacionada a ele. Sutherland e seus colegas passaram os últimos seis anos fazendo experiências para ver de que maneira o caminho da química do ribonucleotídeo pode ter o cianeto de hidrogênio como ponto de partida e como outras substâncias químicas prebióticas importantes poderiam ter surgido no caminho do cianeto até o nucleotídeo.

Até agora eles demonstraram maneiras de gerar 12 dos 20 aminoácidos usados nas proteínas, dois dos quatro ribonucleotídeos do RNA e o glicerol 1-fosfato, o componente universal dos lipídios dos quais são feitas as membranas das células. Suas descobertas foram relatadas em março na “Nature Chemistry“.

Apesar de outros pesquisadores terem mostrado como várias dessas substâncias podem ter se formado na Terra primitiva, eles precisavam de uma série de condições, algumas delas incompatíveis. Essa é a primeira vez que foi demonstrado que tantas substâncias químicas importantes para a vida surgiram da mesma química.

O relatório de Sutherland “demonstra pela primeira vez um cenário para gerar potencialmente todas as unidades de vida em um local geológico”, afirma Jack W. Szostak, geneticista do Hospital Geral de Massachusetts, que estuda a origem da vida. “Os detalhes do cenário serão debatidos por algum tempo, mas no geral acho que é um grande avanço.” [Science] Szostak dividiu um Prêmio Nobel de Medicina em 2009 pela descoberta do mecanismo que protege o final dos cromossomos.

As substâncias químicas de Sutherland não podem ser misturadas de uma vez. Seu esquema da reação exige que sejam colocadas em sequência em um reservatório central. Então, em seu cenário, canais separados correm sobre depósitos minerais e chegam um a um a esse reservatório. Aí mora um possível problema, afirmou Paul J. Bracher, químico da Universidade Saint Louis, no Missouri, em um comentário na “Nature Chemistry“. “Esse novo relatório representa uma abordagem muito interessante, mas os químicos que estudam a origem da vida ainda têm muito trabalho para fazer na cozinha”, escreveu ele.

Crateras como está podem ter sido o local onde elementos químicos formados da interação do cianeto se combinaram de várias maneiras para gerar o precursor dos lipídios, dos nucleotídeos e dos aminoácidos.

Crateras como esta podem ter sido o local onde elementos químicos formados da interação do cianeto se combinaram de várias maneiras para gerar o precursor dos lipídios, dos nucleotídeos e dos aminoácidos.

Outros têm reservas mais profundas. Steven Benner, diretor da Fundação para Evolução Molecular Aplicada, de Gainesville, na Flórida, disse que muitas das reações do esquema de Sutherland “não são reais”, o que significa que substâncias químicas puras podem reagir como foi proposto no laboratório, mas não se pode esperar que o processo ocorra da mesma maneira em uma mistura natural dessas substâncias químicas. (Grifo nosso)

Benner também reparou que a ideia popular de um mundo de RNA está repleta de vários paradoxos não resolvidos. Um deles é que, se você tem um reservatório de substâncias químicas e coloca energia nele, “você não consegue a vida, consegue asfalto”, diz ele, sugerindo que as substâncias vão reagir para formar um alcatrão pegajoso. Outro é que a água é fundamental para a vida, como são os nucleotídeos, mas a água destrói os nucleotídeos. Um terceiro problema é que o RNA deve agir como uma enzima e guardar informações genéticas, mas os dois papéis possuem propriedades contraditórias: uma enzima precisa se dobrar e ser reativa, enquanto uma molécula genética não deve fazer nenhum dos dois. (Grifo nosso)

O campo tradicional da química prebiótica fez alguns progressos, na visão de Benner, mas não o suficiente para sugerir respostas reais. “Ter esses problemas básicos ainda sem solução quer dizer que talvez não estejamos respondendo à questão certa.”

Sutherland ainda está tentando encontrar rotas plausíveis para os outros dois nucleotídeos de RNA. Ele também espera entender como as moléculas da vida podem ter sido construídas a partir de suas unidades individuais, um processo conhecido como polimerização. “Em biologia, o RNA faz a proteína e a proteína faz o RNA, então a biologia está nos dizendo que eles trabalham em conluio”, explica. Ele diz que ainda não sabe se a polimerização aconteceria em uma superfície de metal, normalmente tida como uma boa catalisadora, ou dentro de uma membrana celular.

A vida ainda pode ser improvável, mas pelo menos está começando a parecer quase possível.

UOL

Referências: 

1. Bhavesh H. PatelClaudia PercivalleDougal J. RitsonColm D. Duffy & John D. Sutherland “Common origins of RNA, protein and lipid precursors in a cyanosulfidic protometabolism” (Nature Chemistry ,vol. 7, 301–307, 16 March 2015, doi:10.1038/nchem.2202) [Em PDF]

Abstract

A minimal cell can be thought of as comprising informational, compartment-forming and metabolic subsystems. To imagine the abiotic assembly of such an overall system, however, places great demands on hypothetical prebiotic chemistry. The perceived differences and incompatibilities between these subsystems have led to the widely held assumption that one or other subsystem must have preceded the others. Here we experimentally investigate the validity of this assumption by examining the assembly of various biomolecular building blocks from prebiotically plausible intermediates and one-carbon feedstock molecules. We show that precursors of ribonucleotides, amino acids and lipids can all be derived by the reductive homologation of ​hydrogen cyanide and some of its derivatives, and thus that all the cellular subsystems could have arisen simultaneously through common chemistry. The key reaction steps are driven by ultraviolet light, use ​hydrogen sulfide as the reductant and can be accelerated by Cu(I)–Cu(II) photoredox cycling.

2. Powner, M. W., Gerland, B. & Sutherland, J. D. “Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions (Nature, vol 459, 239242, 14 May 2009, doi:10.1038/nature08013)

3. “Researchers may have solved origin-of-life conundrum” (Science, 16 March 2015, DOI: 10.1126/science.aab0325)

4. Paul J. Bracher “Origin of life: Primordial soup that cooks itself” (Nature Chemistry, vol. 7, 273–274, Published online 24 March 2015, doi:10.1038/nchem.2219) [Em PDF]