Categoria: História

A ciência da satisfação

fonte da imagem Flickr usuario Peter Thoeny
O sabor intrigante do caldo dashi levou ao químico japonês Kikunae Ikeda a isolar o umami. Apesar de ter sido descoberto há quase um século, o sabor ainda é um mistério.

Um gourmand japonês descobre o quinto elemento do sabor.

A pergunta parecia bastante simples: qual é o sabor dessa sopa? Kikunae Ikeda, um químico japonês, fez a si mesmo essa pergunta enquanto comia um de seus pratos favoritos, um caldo chamado dashi. Ele considerou cada um dos quatro componentes básicos do sabor, um a um – doce, amargo, salgado, azedo. Mas para sua surpresa, nenhum deles se encaixou. Ele podia sentir algo mais no dashi, algo além do quarteto usual. Mas o que? Essa pequena e incômoda questão logo revolucionária a compreensão científica do sabor – e transformaria os paladares dos seres humanos em todo o mundo.

Ikeda veio de uma família refinada – parte de um antigo clã samurai – que havia caído nos tempos difíceis no final do século XIX. Ele teve que vender sua cama para arranjar dinheiro suficiente para a faculdade, e deu aulas de Shakespeare, em inglês, em troca de dinheiro. Ele também era um pouco gourmand, e enquanto avançou em seus cursos de ciência, ele ficou atormentado pela química do sabor, especialmente aquela propriedade não salgada, não azeda, não doce e não amarga que ele sentiu no dashi.

O ingrediente principal de Dashi é uma variedade de kelp chamada kombu; quando Ikeda se tornou professor de química na Universidade de Tóquio, ele decidiu separar o kombu em seus compostos e isolar o sabor do dashi. Ele começou em 1907, fervendo 41 quilos de alga marinha em uma resina de alcatrão. Ele então retirou vários sais e compostos orgânicos nos meses seguintes até colher 28 gramas de cristais marrons. Eles pareciam grãos de areia, mas assim que ele experimentou um deles – bum! Aquele sabor delicioso do dashi irrompeu em sua boca. Análises revelaram que os cristais eram glutamato (ácido glutâmico), e Ikeda chamou esse novo sabor de umami, significando “esplendor” em japonês.

Durante a década seguinte, Ikeda continuou a explorar diferentes aspectos do umami. Primeiro ele procurou o glutamato em alimentos além de alga marinha. Dito e feito, ele encontrou altas concentrações em carne e peixe; queijos, especialmente queijo parmesão; e até no leite materno. (Ele também encontrou em certas plantas, como tomates e aspargos.) Essa descoberta fez sentido: adicionar até mesmo pequenas quantidades desses alimentos a pratos torna-os mais agradáveis e completos.

Este trabalho levou Ikeda a se perguntar por que saboreamos o umami em primeiro lugar. Todos os outros sabores básicos nos alertam para algo bom ou ruim na comida. Em geral, doçura significa energia de carboidratos; salinidade significa nutrição mineral; acidez significa ácidos, que são comuns em alimentos fermentados ou em decomposição; e amargor significa compostos alcalinos, que são comuns em plantas venenosas. Então, o que o umami sinaliza? Proteínas. O glutamato é um aminoácido, um dos blocos de construção das proteínas. Então, ao desenvolver um gosto pelo umami, os seres humanos poderiam detectar esse recurso escasso. De fato, podemos sentir o gosto do glutamato em concentrações 6 e 16 vezes menores, respectivamente, do que açúcar ou sal, indicando quão importante era encontrar proteína para nossos ancestrais. (Estranhamente, a maioria dos outros aminoácidos tem sabor doce ou amargo para nós, tornando o glutamato a melhor escolha como imitação de proteína). Cientistas no início dos anos 2000 finalmente colocaram a perspicácia de Ikeda em uma posição sólida, localizando receptores especializados em glutamato na língua humana.

Ikeda partiu para comercializar sua descoberta. A maioria dos japoneses na época tinha uma vida difícil como fazendeiros, e suas refeições consistiam basicamente de arroz e legumes. Ikeda pensou que criar um tempero baseado no glutamato tornaria a comida mais saborosa.

Por alguma razão, Ikeda decidiu não usar algas marinhas; em vez disso, ele usou trigo para produzir em grande quantidade o glutamato. Era um trabalho bagunçado e trabalhoso, mas em março de 1909, apenas dois anos depois de iniciar sua pesquisa, Ikeda tinha cristais isolados com 85% de pureza. Os trabalhadores então os esmagavam com martelos, borrifavam um pouco de sal e empacotavam o pó para venda. Ikeda batizou o tempero de Ajinomoto, significando em japonês “na origem do sabor”.

Hoje conhecemos a Ajinomoto por um nome diferente, glutamato monossódico ou GMS. É um dos temperos mais populares no mundo: os seres humanos consomem 2,2 bilhões de quilos por ano em todo o mundo, quase meio quilo por pessoa. (A maior parte do GMS é produzida atualmente usando fermentação bacteriana). E não é de admirar que seja tão popular. Como Ikeda sentiu, o umami satisfaz uma fome profunda dentro de nós. Muitas crianças de hoje aprendem que existem apenas quatro sabores distintos. Mas passe-lhes um pedaço de queijo ou um prato de sopa, e suas línguas lhes dirão outra coisa.

Texto escrito por Sam Kean.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do original ‘The Science of Satisfaction’ com autorização oficial dos detentores dos direitos. Revisado por: Kelly Vargas e Kamilla Vera.

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Feito pelo homem: uma história da vida sintética

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A criação de um homúnculo, um humano em miniatura artificial, de uma edição de 1899 do Fausto de Goethe.

O escritor de ciência Philip Ball mergulha no mito, na história e na ciência para desvendar as raízes de nossos medos da vida artificial.

Fazer a vida artificial não era uma dificuldade tão grande na antiguidade quanto é para nós. Qualquer um deveria ser capaz de fazer isso com a receita certa, assim como assar pão. O poeta romano Virgil descreveu um método para fazer abelhas sintéticas, uma prática conhecida como bougonia, que envolvia espancar um pobre bezerro até a morte, tapar o nariz e a boca e deixar a carcaça sobre uma cama de tomilho e paus de canela. “Criaturas criadas maravilhosamente aparecem”, escreveu ele, “primeiro sem membros, mas logo com asas”.

Isso era, é claro, simplesmente uma expressão da crença geral na geração espontânea: a ideia de que os seres vivos poderiam surgir do nada dentro de uma matriz fértil de matéria em decomposição. Cerca de 300 anos antes, Aristóteles, em seu livro Sobre a geração de animais, explicou como esse processo produziu vermes, insetos e camundongos. Ninguém duvidava que fosse possível, e ninguém temia também (além da inconveniência); ninguém estava “brincando de Deus”, fazendo uma nova vida dessa maneira.

O furor que algumas vezes acompanhou a nova ciência da biologia sintética – a tentativa de reestruturar os organismos vivos como se fossem máquinas para nós, ou para construí-los a partir do zero a partir das partes componentes – deriva de um constructo decididamente moderno, um “Reverência pela vida.” No passado, os receios sobre esse tipo de arrogância tecnológica eram reservados principalmente para propostas de criação de seres humanos por meios artificiais – ou, como diriam os gregos, pela téchne.

E se a ideia de fabricar os seres humanos carregava um sopro do proibido na antiguidade, a razão tinha mais a ver com uma desconfiança geral da techné do que com a desaprovação da criação de pessoas. Havia uma sensação de que as máquinas – o que os gregos chamavam de mechanomai – eram artifícios dúbios que faziam as coisas funcionarem de maneira contrária à natureza. Na física de Aristóteles, objetos pesados ​​eram naturalmente aptos a descer, enquanto as máquinas podiam forçá-los fazer o oposto. Platão, professor de Aristóteles, desconfiava de toda arte (seja a pintura ou invenção) como uma imitação enganosa da natureza.

Como esses antigos preconceitos contra a techne ainda persistiam no século XVII, o filósofo inglês Francis Bacon achou necessário oferecer uma firme defesa do artificial. Ele não foi totalmente bem sucedido, a mesma desconfiança do “artificial” e “sintético” persiste ainda hoje. Parte da antipatia que a biologia sintética enfrentou decorre desse viés de longa data. Mas outra fonte arraigada da desconfiança vem da teologia cristã do final da era medieval, na qual a téchne arrogante que adulterou a vida humana arriscou invocar a ira de Deus. Na versão moderna e secular, a sacralidade da vida humana expandiu-se para abranger toda a natureza – e nós arriscamos a condenação da natureza, atrevendo-nos a intervir nos seres vivos. Esse é o tipo de transgressão agora implicado por uma das objeções comuns às pretensões da biologia sintética: seria “antinatural”.

A barganha faustiana
Quando os teólogos desaprovavam as alegações dos alquimistas de que podiam fazer um ser artificial conhecido como homúnculo, seu raciocínio não era necessariamente o que imaginamos. A acusação não era realmente de brincar de Deus, mas sim de forçar a mão de Deus. Pois embora possamos ser capazes de animar a matéria deste modo misterioso, somente Deus poderia dar-lhe uma alma. Deus teria então que intervir para alimentar o homúnculo? E será que, não tendo nascido da linhagem de Adão, estaria livre do pecado original e, portanto, não teria necessidade da salvação de Cristo?

Essas eram as questões que preocupavam os clérigos. Talvez também tenham incomodado o homúnculo: o criado pelo assistente de Fausto, Wagner, no relato de Goethe daquela velha história, anseia por ser totalmente humano, já que só então ele pode escapar do recipiente de vidro em que foi feito. “Eu mesmo desejo nascer”, diz ele.

Luigi e Giovanni Aldini – Galvanizando Corpos de Criminosos
experimentos realizados por aldini
Ao escrever Frankenstein , Mary Shelley recorreu à ciência de seu tempo, incluindo a experimentação elétrica de Luigi Galvani e seu sobrinho Giovanni Aldini, cujos temas de teste incluíam os cadáveres de criminosos executados, como mostrado nesta ilustração de 1804. (Fonte:Biblioteca Wellcome, Londres)

A lenda de Fausto, que remete ao mágico bíblico Simon Magus, que lutou com magia contra São Pedro, fornece a pedra de toque para os medos dos cientistas ultrapassarem a marca e, sem querer, liberarem forças destrutivas. Fausto era, naturalmente, o modelo do mais famoso conto cautelar da ciência que se intrometia na criação da vida: o Frankenstein de Mary Shelley. O romance, publicado pela primeira vez anonimamente em 1818 com um prefácio de Percy Shelley (marido de Mary, que alguns suspeitavam ser o autor), reinventa o mito de Fausto para a era da ciência, com base na biologia do avô de Charles Darwin, Erasmus, a química de Humphry Davy e a fisiologia elétrica do italiano Luigi Galvani. Percy Shelley escreveu que as especulações de Erasmus Darwin, expostas em obras como Zoonomia, ou as Leis da Vida Orgânica (1794), apoiaram a ideia de que a reanimação de matéria morta de Victor Frankenstein “não era de ocorrência impossível”. E o palestrante de popularização da ciência Adam Walker, amigo do químico Joseph Priestley, escreveu que os experimentos de Galvani sobre fisiologia elétrica demonstraram a “relação ou afinidade [da eletricidade] com o princípio vivo”. Fazer vida estava no ar no início do século 19, e Frankenstein parece, em retrospecto, quase inevitável.

O médico de Mary Shelley e sua criação monstruosa são agora invocados como uma reação automática a todas as novas intervenções científicas na vida. Eles apareceram com destaque na cobertura da mídia sobre fertilização in vitro (FIV) e clonagem (“O mito de Frankenstein se torna realidade”, escreveu o New York Times sobre a fertilização in vitro), modificação genética de plantas (“Frankenfoods”) e agora a criação de formas de vida ”por biologia sintética (“ Frankenbugs ”). A mensagem é clara: a tecnologia assim rotulada é algo antinatural e perigoso, e garante nossa firme desaprovação.

Lodo primordial
A pré-história da biologia sintética não é toda faustiana. A aparente inclinação da vida para brotar da matéria sem vida estimulou a noção de um princípio animador que estava difundido no mundo, pronto para acelerar as substâncias quando as circunstâncias eram clementes. Nessa visão, uma propriedade que ficou conhecida como a “força vital” inerente aos próprios constituintes – os corpúsculos, ou moléculas – da matéria e da vida apareceu gradualmente quando um número suficiente dela se acumulou. Em sua estranha história D’Alembert’s Dream (1769), o filósofo francês Denis Diderot compara o movimento coerente de massas como “pontos de vida”, semelhantes a moléculas, a um enxame de abelhas, do tipo que Virgil acreditava que poderia ser evocado de uma vaca morta. Como o contemporâneo de Diderot, o naturalista francês George-Louis Leclerc, o conde de Buffon,

A vida do todo (animal ou vegetal) parece ser apenas o resultado de todas as ações, todas as pequenas vidas separadas. . . de cada uma dessas moléculas ativas cuja vida é primitiva e aparentemente indestrutível.

O vitalismo tem sido frequentemente ridicularizado pelos cientistas hoje como uma espécie de superstição pré-científica, mas na verdade esse tipo de hipótese provisória é precisamente o que é necessário para que a ciência progrida em um problema difícil. Ao supor que a vida era imanente na matéria, os primeiros cientistas conseguiram naturalizá-la e distingui-la de uma agente misteriosa, dado por Deus, e assim torná-la um objeto apropriado para estudo científico.

Os primeiros químicos acreditavam que o segredo da vida deveria residir na composição química: animar a matéria era apenas uma questão de obter a mistura certa de ingredientes.

Dito isto, não deveríamos nos surpreender que a síntese de ureia de Friedrich Wöhler (uma molécula que até agora apenas criaturas vivas poderiam produzir) em 1828 a partir de um sal de amônio não representasse uma ameaça profunda ao vitalismo, apesar de ser frequentemente citada como o começo do fim para a teoria. O potencial vital das moléculas era tudo uma questão de grau; então não havia motivo real para surpresa de que uma molécula associada a seres vivos pudesse ser feita a partir de matéria aparentemente inanimada. Na verdade, a crescente apreciação durante o século 19 de que “química orgânica” – a ciência das moléculas baseadas principalmente em carbono produzidas por e constituindo seres vivos – era contígua ao resto da química, apenas aprofundou o enigma do que é a vida, enquanto ao mesmo tempo, reforçava a visão de que a vida era uma questão para os cientistas e não para os teólogos.

Os primeiros químicos acreditavam que o segredo da vida deveria residir na composição química: animar a matéria era apenas uma questão de obter a mistura certa de ingredientes. Em 1835, o anatomista francês Félix Dujardin afirmou ter feito a substância viva primordial esmagando animais microscópicos em uma polpa gelatinosa. Quatro anos mais tarde, o fisiologista tcheco Jan Purkinje deu um nome a essa substância primitiva: o protoplasma, que se acreditava ser algum tipo de proteína e que estava imbuído da capacidade de se mover por conta própria.

Na década de 1860, o antigo defensor de Charles Darwin, Thomas Henry Huxley, afirmou ter encontrado essa substância primitiva, que ele alegava ser a “base física da vida”, ou “um tipo de matéria que é comum a todos os seres vivos”. Ele identificou essa substância com uma espécie de limo em que os organismos residentes no fundo do mar pareciam estar incorporados. O limo continha apenas os elementos carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, disse Huxley. (Na verdade, seu protoplasma acabou sendo o produto de uma reação química entre a água do mar e o álcool usado para preservar os espécimes marinhos de Huxley.) Enquanto isso, o principal defensor alemão do darwinismo, Ernst Haeckel, declarou que existe uma espécie de força vital em toda a matéria, até o nível de átomos e moléculas; a descoberta da organização molecular em cristais líquidos na década de 1880 pareceu-lhe justificar a hipótese.

Haeckel estava, pelo menos, certo em se concentrar na organização. Desde que o fisiologista alemão Theodor Schwann propôs, em meados do século XIX, que toda a vida é composta de células, o conceito de protoplasma era confrontado com a necessidade de explicar a estrutura ordenada da vida: a gelatina não era suficiente. A geração espontânea foi finalmente eliminada pelos experimentos de Louis Pasteur e outros, mostrando que as misturas estéreis permaneciam assim, se fossem seladas para impedir o acesso aos microrganismos que Pasteur identificara sob o microscópio. Mas o vitalismo não morreu no processo, em vez disso transformou-se na noção de “organização orgânica” – a misteriosa propensão dos seres vivos a adquirir estrutura e coordenação entre seus componentes moleculares, que os biólogos começaram a discernir quando inspecionaram células sob o microscópio. Em outras palavras, a organização da vida aparente na escala visível se estendia não apenas ao nível celular, mas além dela. A noção de um protoplasma universal, entretanto, tornou-se insustentável quando a diversidade de componentes moleculares da vida, em particular a gama de enzimas proteicas, se tornou aparente através da análise química no início do século XX.

A gelatina primitiva tinha uma notável canção de cisne. Em 1899, o Boston Herald publicou a manchete “Criação da Vida… Animais Inferiores Produzidos por Meios Químicos ”. Deixando de lado o corolário possivelmente irônico apresentado na manchete “Imaculada Conceição Explicada”, o jornal descreveu a pesquisa do fisiologista alemão Jacques Loeb, que estava trabalhando no centro de biologia marinha em Woods Hole, Massachusetts. Loeb, de fato, não fizera nada tão notável; ele havia mostrado que um ovo de ouriço-do-mar não fertilizado podia ser induzido a sofrer partenogênese, dividindo-se e desenvolvendo-se pela exposição a certos sais. A visão mais ampla de Loeb, no entanto, preparou o palco para uma entrevista em 1902 que o relata dizendo:

Eu queria pegar a vida em minhas mãos e brincar com ela. Eu queria lidar com isso em meu laboratório como faria com qualquer outra reação química – para iniciá-la, pará-la, modificá-la, estudá-la sob todas as condições, para direcioná-la à minha vontade!

As palavras de Loeb soam quase como o sonho enlouquecido de um cientista louco de Hollywood. A Scientific American chegou a apelidar Loeb de “o Frankenstein Científico”. Não é preciso dizer que Loeb nunca foi capaz de fazer nada do tipo; mas seu desejo de controlar a vida através de uma perspectiva de engenharia se mostrou presciente, e foi mais proeminentemente apresentado em seu livro The Mechanistic Conception of Life (1912).

Geração espontânea
geração espontânea - arte antiga
Um exemplo de geração espontânea, como ilustrado no relato de 1605 de plantas míticas, do jurista e naturalista francês Claude Duret, Histoire admirable des plantes et herbes esmerveillables et miraculeuses en nature. (Fonte: Biblioteca Wellcome, Londres)

No circuito
O sonho de Loeb de “brincar” com a vida não poderia ser realizado até que tivéssemos uma melhor concepção dos componentes da vida. Encontrar esses componentes foi a missão da biologia molecular do século 20, que emergiu em grande parte dos estudos da estrutura química e composição de proteínas usando a cristalografia de raios X, iniciada de 1930 a 1950 por J. Desmond Bernal, William Astbury, Dorothy Hodgkin, Linus Pauling e outros. Essas moléculas pareciam máquinas minúsculas, projetadas e moldadas pela evolução para fazer seu trabalho.

Mas é claro que a biologia molecular não era apenas sobre proteínas. O que realmente mudou o jogo foi a descoberta do que parecia ser a fonte da organização milagrosa da vida. Não era, como muitos previram, uma proteína que transportava as informações necessárias para regular a célula, mas sim um ácido nucléico: o DNA. Quando James Watson e Francis Crick usaram os dados cristalográficos de raios X de outros, incluindo o de Rosalind Franklin, para deduzir a forma helicoidal dupla da molécula em 1953, nem todos os cientistas acreditavam que o DNA fosse o veículo dos genes que aparentavam passar instruções de uma geração para a próxima. O trabalho de Watson e Crick mostrou como essa informação foi codificada – em uma sequência digital de blocos moleculares ao longo da hélice – e, além disso, implicou um mecanismo pelo qual a informação poderia ser copiada durante a replicação.

Se essas fossem de fato “instruções para a vida”, então a química poderia ser usada para modificá-las. Esse foi o negócio da engenharia genética, que decolou na década de 1970, quando os cientistas descobriram como usar enzimas naturais para editar e colar partes do DNA “recombinante”. Os biólogos moleculares estavam agora pensando na vida como uma forma de engenharia, passível de design.

A biologia sintética às vezes tem sido chamada de “engenharia genética que funciona”: usando os mesmos métodos biotecnológicos de recortar e colar, mas com uma sofisticação que obtém resultados. Essa definição é talvez um pouco injusta porque a engenharia genética “antiquada” funcionou perfeitamente para alguns propósitos: ao inserir um gene para fazer insulina em bactérias, por exemplo, esse composto, vital para o tratamento da diabetes, pode ser feito por fermentação de microorganismos, em vez de extrair de vacas e porcos. Mas intervenções mais profundas nos processos químicos dos organismos vivos podem exigir muito mais do que a adição de um gene ou dois. Tais intervenções são o que a biologia sintética pretende alcançar.

Tomemos a produção da droga antimalárica artemisinina, cuja descoberta foi o tema do Prêmio Nobel 2015 em medicina. Esta molécula oferece a melhor proteção atualmente disponível contra a malária, funcionando efetivamente quando o parasita da malária desenvolveu resistência à maioria dos outros antimaláricos comuns. A artemisinina é extraída de um arbusto cultivado para esse fim, mas o processo é lento e caro. (Os preços caíram recentemente.) Ao longo da última década, pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley, tentaram manipular a maquinaria de fabricação de artemisinina da planta em células de levedura, de modo que a droga pudesse ser produzida a baixo preço pela fermentação. É complicado porque a molécula é produzida em um processo de várias etapas envolvendo várias enzimas que têm que transformar o ingrediente bruto, etapa por etapa, na molécula final complexa, com cada etapa sendo conduzida no momento certo. Com efeito, isso significa equipar a levedura com os genes e os processos de regulação necessários para uma nova via metabólica, ou sequência de reações bioquímicas – uma abordagem chamada engenharia metabólica, equivalente ao tipo de reaproveitamento planejado de um organismo que é um objetivo central da biologia sintética.

A síntese de artemisinina em levedura (mais propriamente, semissíntese desde que começa com um precursor da molécula de droga colhida de fontes naturais) é frequentemente chamada de garoto propaganda da biologia sintética – não apenas porque funciona (o processo agora está entrando na produção comercial), mas porque tem objetivos inequivocamente benevolentes e valiosos. Criar produtos úteis, dizem os defensores, é tudo o que eles estão tentando fazer: não criar monstruosidades não-naturais no estilo Frankenstein, mas a produção eficiente de drogas e outras substâncias necessárias, idealmente usando caminhos bioquímicos em organismos vivos como uma alternativa aos possíveis processos tóxicos, carregados de solvente, da química industrial.

Imagine bactérias e leveduras projetadas para produzir combustíveis “verdes”, como hidrogênio ou etanol, alimentados por matéria vegetal e eliminando a necessidade de minerar e queimar carvão e petróleo. Imagine plásticos facilmente biodegradáveis ​​produzidos desta maneira, e não a partir de petróleo. Craig Venter, que fez seu nome (e dinheiro) desenvolvendo tecnologias de decodificação do genoma, fez de tais objetivos um elemento central da pesquisa realizada em seu J. Craig Venter Institute (JCVI) em Rockville, Maryland. Em abril passado, cientistas da JCVI anunciaram que inventaram maneiras de projetar microalgas chamadas diatomáceas, usando os métodos da biologia sintética, para que elas juntem bactérias e leveduras como veículos para a fabricação de biocombustíveis e outros produtos químicos.

Na verdade, a JCVI está tentando criar fábricas vivas microscópicas. O mesmo motivo sustentou a criação de Venter de um suposto “organismo sintético” em 2010, outro dos marcos da biologia sintética – o Frankenbug, nas palavras de alguns oponentes da manipulação genética. Se esses micróbios podem ser considerados verdadeiramente artificiais é uma questão de debate. Os cientistas do JCVI usaram métodos químicos bem estabelecidos para construir um genoma inteiro a partir do DNA, baseado no de uma bactéria natural chamada Mycoplasma mycoides, mas com algumas sequências genéticas adicionadas e outras omitidas. Eles então pegaram células de uma bactéria Mycoplasma intimamente relacionada, extraíram seu DNA original, inseriram as substituições artificiais e “carregaram” as células modificadas como se fossem computadores com um novo sistema operacional. As células funcionaram bem com seu novo DNA sob medida.

O objetivo não era uma demonstração arrogante de controle sobre a vida, mas uma verificação de que as células bacterianas podem ser equipadas com novas instruções que podem ser uma versão simplificada de suas naturais: um tipo de chassi mínimo no qual novas funções podem ser projetadas e construídas. O funcionamento genético completo das bactérias mais simples não é completamente compreendido, mas se os genomas deles puderem ser simplificados para remover todas as funções que não são essenciais para sustentar a vida, a tarefa de projetar novos caminhos e processos genéticos se torna muito mais fácil. Em março deste ano, a equipe do JCVI descreveu uma versão “mínima” da bactéria Mycoplasma .

A linguagem dessa nova ciência é a do engenheiro e designer: a linguagem do artesão, não do filósofo natural que descobre como a natureza funciona. Essa maneira de pensar a vida remonta, pelo menos, a René Descartes, que concebeu o corpo como uma máquina, um mecanismo de alavancas, polias e bombas. No tempo de Descartes, essa visão mecânica da vida não levaria a nada mais do que simulacros mecânicos grosseiros: os autômatos feitos por relojoeiros e inventores, engenhocas engenhosas e misteriosas em si, mas que no final não são mais animadas que os ponteiros de um relógio. Mas a biologia sintética traz a filosofia newtoniana, mecanicista, para as próprias coisas da vida, para os genes e enzimas das células vivas: eles são agora os dentes e engrenagens que podem ser encaixados, impulsionados por molas, lubrificados e montados em mecanismos moleculares. Então não temos uma mera simulação da vida, mas a própria vida.

A linguagem dessa nova ciência é a do engenheiro e designer: a linguagem do artesão, não do filósofo natural que descobre como a natureza funciona.

No entanto, a linguagem atual não é tanto a mecânica e a mecânica do relógio, mas o equivalente moderno: nossa mais recente tecnologia de ponta, ou seja, eletrônica e computação. Desde que os biólogos François Jacob, Jacques Monod e outros mostraram na década de 1960 como os genes são regulados para controlar sua atividade, a genética adotou o léxico da teoria dos sistemas cibernéticos, que foi desenvolvido para entender como controlar sistemas tecnológicos complexos e encontrar aplicações em eletrônica, engenharia, robótica, comunicações e computação. Ou seja, diz-se que diferentes componentes do genoma estão ligados em circuitos e regulados por loops e interruptores de feedback à medida que passam sinais de uma unidade para outra.

máquina humana
Der Mensch als Industriepalast (Homem como um Palácio industrial), um cartaz em tamanho natural encomendado pelo médico e escritor alemão Fritz Kahn em 1926, imagina o corpo humano como uma fábrica química em miniatura. (Fonte: Biblioteca Nacional de Medicina)

Nessa visão, os genomas desempenham seu papel de organizar e regular a vida de maneira modular e hierárquica, assim como os componentes eletrônicos são conectados a elementos básicos do circuito, como amplificadores ou dispositivos lógicos, que por sua vez são organizados de modo a permitir funções de nível superior, como armazenamento de memória e recuperação ou sincronização de sinais.

Essa noção de circuito genético é a plataforma conceitual sobre a qual a biologia sintética está sendo construída. No esquema BioBricks criado por pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), os genes podem ser combinados e compilados em um Registro de Peças Biológicas Padrão: um catálogo de acesso aberto de circuitos genéticos biológicos que você pode ler como faria com um catálogo de componentes eletrônicos da RadioShack, procurando os dispositivos que você precisa para realizar seu projeto. O objetivo é que, com atenção suficiente à padronização, essas partes biológicas funcionem como “plug and play”, sem precisar de muito refinamento e ajuste para cada aplicação.

Este conceito plug-and-play funciona notavelmente bem. Os primeiros triunfos para a biologia sintética incluíram a demonstração de circuitos gênicos que agiam como osciladores (permitindo que a taxa de síntese de uma proteína fosse ativada e diminuída periodicamente) e comutadores (permitindo a ativação e desativação controláveis ​​da síntese de proteínas usando um produto químico ou sinal luminoso). Dessa forma, os pesquisadores criaram bactérias que se acendiam periodicamente por meio de uma proteína fluorescente cuja produção estava ligada a um circuito oscilador genético. Desde 2004, a equipe do MIT promove um evento anual chamado de competição internacional de máquinas geneticamente modificadas, no qual as equipes de alunos competem para apresentar o mais inovador projeto de biologia sintética. As inscrições incluíram “E. chromi ”, E. coli geneticamente modificada que pode mudar para todas as cores do arco-íris em resposta a sinais específicos (como gases tóxicos ou contaminantes de alimentos), células de combustível microbianas que geram eletricidade pela E. coli modificada e fotografia bacteriana usando E. Coli modificada para produzir produtos químicos que tornam um filme preto em resposta à luz.

Vida como informação
A orientação de engenharia de sistemas da biologia sintética reflete a mais recente mudança em nossa visão da vida. Na era da alquimia, a vida era vista como uma espécie de espírito vital, uma força oculta que permeava a natureza. Newton e Descartes fizeram disso uma questão de mecânica; Galvani transformou-a em um fenômeno elétrico, enquanto o surgimento da química no século XIX fez com que se tratasse de composição química. Mas desde que a descoberta de Watson e Crick casou com a genética neodarwiniana da biologia molecular, a vida tem sido cada vez mais encarada como uma questão de informação e é frequentemente descrita como um código digital impresso na memória molecular que é a sequência genética do DNA. Redesenhar a vida, como a engenharia da computação, é uma questão de codificação e design de circuitos.

Analisados ​​historicamente, parece provável que nossa visão atual da vida se torne tão obsoleta quanto as antigas. Mas talvez não devêssemos ver essa sucessão simplesmente como uma substituição de uma ideia por outra. Alguns aspectos de todos os modelos antigos ainda podem ser defendidos: uma metáfora de máquina funciona muito bem, pelo menos para as proteínas motoras que movem objetos ao redor da célula. E o conceito de organização celular agora faz mais sentido à luz das ideias contemporâneas sobre a auto- organização molecular. O mesmo certamente será verdade para o modelo de vida como uma forma de computação. No entanto, a insistência em uma equivalência simples entre o computador e a célula é claramente inadequada. A velha imagem dos genes como unidades fundamentais de informação traduzidas de maneira linear e única em proteínas que agem como cavalos de batalha moleculares da biologia é demasiado simples. Os genomas não são modelos de um organismo mais do que “livros da vida”. A vida tem uma lógica que ainda temos que discernir, e não parece mapear facilmente em nenhuma tecnologia atualmente conhecida. Por esta razão, permanecemos distantes de qualquer síntese genuinamente inovadora da vida.

Brincando de Deus?
Podemos nos surpreender que as primeiras tentativas de fazer “vida sintética” tenham despertado tão pouca controvérsia. Mas foram os insights da biologia moderna – da unidade da vida no nível molecular – que tornaram controverso o “fazer a vida”. Agora, intervir nos processos fundamentais de qualquer coisa viva traz implicações para nós também. Talvez menos obviamente, essas implicações dependem da secularização de nossa visão da vida. Somente quando os seres humanos não são mais seres privilegiados, favorecidos e animados por Deus, a engenharia de todas as coisas vivas parece problemática. A sacralidade da vida humana foi generalizada para uma deificação da natureza precisamente porque nossa era não é mais governada moralmente pela doutrina cristã. Portanto, não é de se surpreender que as acusações de “brincar de Deus” com a biotecnologia provenham menos dos círculos religiosos – não há base teológica para o conceito – do que das seculares.

No entanto, a religião é apenas uma forma de mito – e o mito mais amplo ainda importa. Escrevendo em 1924 sobre a criação “artificial” da vida humana tanto por fertilização in vitro como por hipotética gestação fora do útero, o biólogo J. B. S. Haldane declarou que

O inventor químico ou físico é sempre um Prometheus. Não há grande invenção, do fogo ao voo, que não foi saudado como um insulto a algum deus.

Ele estava certo, mas os cientistas tendem a esquecer o porquê. Eles lamentam a tendência de lançar avanços científicos em termos míticos para que a sombra de Fausto e Frankenstein caia sobre todos os desenvolvimentos na modificação e gênese da vida. Essa frustração é compreensível: a metáfora “Franken” é um jornalismo preguiçoso, um pedaço de sensacionalismo pronto para ser usado para produzir um frisson sedutor (junto com uma justa indignação) nos leitores. Mas uma das funções do mito é dar forma a medos e sonhos que mal podemos articular.

A vida tem uma lógica que ainda temos que discernir e não parece mapear facilmente em nenhuma tecnologia atualmente conhecida. Por esta razão, permanecemos distantes de qualquer síntese genuinamente inovadora da vida.

A biologia sintética parece ir ao coração de uma das mais profundas e antigas dessas imaginações: a criação e o controle da vida através da techné . Esse grande objetivo pode parecer muito longe de fazer uma bactéria que pisca. Mas a biologia sintética tem um potencial que vai muito além: esse campo pode não apenas ser transformador na fabricação de materiais, medicamentos e muito mais, mas poderia reformular nossa concepção do que são organismos vivos, o que eles podem ser e como podemos intervir para moldá-los. Não deveríamos achar surpreendente se tais poderes despertem velhos mitos e associações. Para navegar no debate cultural, precisamos estar cientes da influência histórica de nossos mitos, suas mensagens morais ocultas e os preconceitos e premonições que elas invocam. Nunca houve um Fausto que negociou com o diabo, o monstro de Frankenstein nunca foi criado, o Admirável Mundo Novo nunca chegou – mas a verdadeira razão pela qual ainda estamos invocando essas imagens é que elas ainda se encaixam nas formas de nossos pesadelos.

Texto escrito por Philip Ball.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna ( luisbrudna@gmail.com ) do original ‘Man Made: A History of Synthetic Life‘ com autorização oficial dos detentores dos direitos. Revisado por: Natanna Antunes, Kelly Vargas e Larissa Gomes.

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Guerra Química: Do Campo de Batalha Europeu ao Laboratório Americano

imperial art museum
Oppy Wood, 1917, Evening (1918), do artista britânico John Nash. Nash lutou na guerra de novembro de 1916 a janeiro de 1918.

Durante a Primeira Guerra Mundial, os efeitos do gás venenoso se estenderam muito além do campo de batalha chegando até laboratórios, fábricas e governo.

O observador.
Numa noite de inverno, em 1916, James Robb Church embarcou na balsa Sussex, navegando da Inglaterra para a França. Com a guerra na Europa, a jornada provavelmente era tensa. O navio estava tão cheio que alguns passageiros se amontoavam no convés para a viagem de cinco horas. Dois meses depois, o Sussex seria torpedeado por um submarino alemão, mas naquela noite a viagem pelo canal transcorreu sem problemas.

Os Estados Unidos até então haviam se mantido fora do conflito na Europa, de modo que, para um americano como Church, a guerra continuava distante. Mas naquele inverno ele foi enviado para a França para reunir informações sobre hospitais aliados, rotas de ambulâncias e postos médicos. Church era um cirurgião experiente cujo serviço na guerra hispano-americana lhe rendera uma medalha de honra. O combate na Europa era diferente, no entanto. Ao longo da Frente Ocidental, ele encontrou homens feridos que sofreram não apenas de bombas e balas, mas também de substâncias químicas que queimavam como fogo nos pulmões e na pele.

Church chegou a Paris antes do amanhecer e seu primeiro encontro direto com a guerra aconteceu naquela noite. Ele foi ver um filme e, quando saiu do cinema, a cidade estava encoberta pela proteção da escuridão. Todos pareciam estar esperando para ouvir o apito das bombas alemãs. “Havia multidões de pessoas nas ruas, observando os céus”, escreveu Church mais tarde. “Riscos brancos cruzavam os céus e parecia haver uma atenção extasiada no ar das pessoas sussurrando em francês.”

Sob ordens de seus superiores, Church logo procurou o conflito. Nas trincheiras perto de Verdun, ele chegou a 12 metros do solo ocupado pelos alemães e ouviu explosões nas proximidades. Uma delas caiu num abrigo que ele acabara de deixar, matando o médico francês que o acompanhara. Na maior parte, porém, as colinas da França estavam quietas. “Estava muito quieto, a quietude dos lugares altos acentuada pela tensão de sempre esperar o grito de granadas e a corrida violenta do ataque da infantaria. Parecia domingo: o silêncio do domingo.”

No final de uma trincheira, Church notou um detalhe aparentemente sem importância: uma buzina de automóvel destacada. “Quando isso gritava, era melhor colocar a máscara”, escreveu ele, “pois significava que o gás mortal cinza e verde estava chegando”.

Os gases tóxicos tornaram-se um campo urgente de investigação científica, uma indústria próspera e, na mente de alguns, uma realidade necessária e até humana.

Este foi um pequeno sinal de uma mudança crucial na guerra. A França havia experimentado gases lacrimogêneos primeiro, em pequena escala; mas foi a Alemanha, líder mundial em química, que usou armas químicas com fervor. Tratados internacionais baniram as bombas de gás venenoso em 1899, mas a Alemanha argumentou que os cilindros de gás ainda eram permitidos. De qualquer maneira, uma vez que gases mortais entraram no campo de guerra, bombas de gás foram adotadas por ambos os lados. Um ano depois da Alemanha ter usado gás cloro pela primeira vez, em abril de 1915, em Ypres, as armas químicas haviam se tornado uma parte fundamental do arsenal das Potências Aliadas e Centrais.

Histórias de guerra de gás ainda conseguem chocar e nos surpreender. Se a guerra é um inferno, os ataques químicos da Primeira Guerra Mundial pareceram piores que o inferno. Essas armas raramente matavam – mas penetravam na roupa de um soldado, cobriam seu corpo com bolhas de queimaduras e irritavam e às vezes cegavam seus olhos. Church viu tudo isso em primeira mão.

As armas químicas são lembradas pelo medo e sofrimento que elas traziam para os campos de batalha, mas elas merecem uma reputação tão poderosa por sua transformação da ciência civil. Os Estados Unidos só haviam experimentado armas químicas indiretamente, através dos relatos de homens como Church. No entanto, a milhares de quilômetros da linha de frente, essas armas levaram os americanos a mobilizar um amplo aparato de pesquisa laboratorial, produção industrial e treinamento militar. Os gases tóxicos tornaram-se um campo urgente de investigação científica, uma indústria próspera e, na mente de alguns, uma realidade necessária e até humana. Seu impacto na frente doméstica persiste até hoje.

No início de 1917, Church e outro observador foram enviados de volta a Paris para participar de um curso de francês sobre gases asfixiantes. Seus relatórios descreviam a estrutura de cada “departamento de gás” criado pela França, Alemanha e Grã-Bretanha. “A guerra atual é tão diferente da luta anterior que os princípios diretivos da organização têm que ser absolutamente diferentes”, escreveu o colega de Church, Charles Flandin. “No que diz respeito ao gás, parece-me que a organização deveria ser menos militar que industrial”. Não seria necessário apenas proezas militares, mas também perícia química, médica e comercial.

Quando os Estados Unidos finalmente entraram na guerra, em abril de 1917, os relatórios de Church e Flandin lançaram as bases para o que gradualmente se tornou o Serviço de Guerra Química (CWS, em inglês). De acordo com as recomendações dos dois observadores, a primeira agência colocada no comando não era uma organização militar. A maioria de seus funcionários de alto escalão eram engenheiros e químicos.

O diretor
Em fevereiro de 1917, a entrada dos americanos na guerra parecia inevitável. O presidente Woodrow Wilson enviou um pedido de apoio às agências do governo dos EUA. Este pedido chegou à mesa de Van H. Manning, um homem inventivo e teimoso que dirigiu o relativamente novo Ministério de Minas.

Manning convocou imediatamente uma reunião de sua equipe. No ano anterior, seu departamento havia trabalhado em problemas como a determinação da umidade no coque, a instalação de iluminação elétrica em minas e a prevenção de explosões de pó de carvão. Também organizou operações de resgate após grandes acidentes nas minas. À primeira vista, essas parecem ser as preocupações domésticas de uma agência civil – pouco relevante para uma guerra mundial. No encontro, no entanto, um engenheiro chamado George S. Rice sugeriu que o departamento poderia aproveitar sua experiência com gases tóxicos de minas para combater os gases venenosos lançados contra as tropas aliadas.

De certo modo, as minas eram as trincheiras da frente doméstica. Elas eram apertadas, claustrofóbicas e muitas vezes fatais, causando uma média de 2.000 mortes por ano entre 1900 e 1910. Muitos mineiros morreram não por colapso da estrutura, mas por gases venenosos que saíam do sedimento ou subiam dos incêndios das minas.

De certo modo, as minas eram as trincheiras da frente doméstica. Elas eram apertadas, claustrofóbicas e muitas vezes fatais, causando uma média de 2.000 mortes por ano entre 1900 e 1910.

Manning escreveu ao secretário do interior com sua oferta: o Ministério de Minas poderia ajudar os militares no desenvolvimento de defesas contra gases tóxicos. Por muitos anos, pesquisadores do Ministério de Minas desenvolveram máscaras de gás que filtravam com sucesso o ar tóxico através de carvão ativado poroso, pelo menos por algumas horas. Em uma época em que os mineiros ainda transportavam canários para as minas de carvão, essas máscaras representavam tecnologia avançada. A proposta de Manning foi rapidamente enviada aos líderes militares em Washington.

Dois meses depois, em 2 de abril, o presidente Wilson pediu ao Congresso que declarasse guerra à Alemanha. O Ministério de Minas foi imediatamente encarregado da defesa de gás. O Comitê Nacional de Pesquisa criou um Subcomitê Especial sobre Gases Nocivos para consolidar a perícia militar, médica e química. Essas eram as sementes de uma parceria sem precedentes: vastas áreas da ciência civil estavam sendo mobilizadas a serviço da guerra.

Os acadêmicos
Três dos primeiros recrutas de Manning eram químicos da American Sheet and Tin Plate Company, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e da Universidade Johns Hopkins. Ele enviou cada um para uma parte diferente do país para obter apoio. Em apenas dois meses, o Ministério de Minas obteve ofertas de apoio material e de pesquisa de 118 químicos em 3 corporações, 3 agências governamentais e 21 universidades. Constantemente, eles seriam atraídos para o esforço de guerra.

Como a agência ainda estava procurando espaço no laboratório, os químicos começaram com pesquisas independentes em suas instituições domésticas. Na Universidade de Michigan, os pesquisadores estudaram os efeitos do envenenamento por gás mostarda. A Universidade de Yale construiu um laboratório de toxicologia sob as arquibancadas de seu campo de atletismo. Em outros lugares, cientistas experimentaram o design de máscaras de gás, técnicas de produção em massa e a síntese de novos produtos químicos tóxicos.

Projetos independentes eram difíceis de gerenciar, e a equipe de Manning logo aceitou uma oferta de espaço da American University em Washington, DC, para centralizar a pesquisa. Em junho, o Departamento de Guerra e a Marinha pagaram US$ 175 mil para converter as salas de aula em laboratórios. Os químicos contratados pela agência começaram a chegar antes mesmo do espaço estar completo. Eles começaram seu trabalho cercados pelo barulho de carpinteiros, encanadores e eletricistas.

Tudo isso aconteceu enquanto os militares realizavam duas outras tarefas essenciais. Se as armas químicas não eram familiares para os químicos, elas eram ainda mais desconhecidas para os soldados. O Corpo de Engenheiros anunciava uma nova unidade militar, o Primeiro Regimento de Gás, baseado na Camp American University. Eles procuraram uma coorte inicial de 250 soldados, 30 químicos combatentes e vários recrutas técnicos. “Passou o tempo para qualquer discussão ética quanto à justeza de usar gás e chamas contra o inimigo”, insistiu um anúncio. “O fogo deles deve ser combatido com fogo mais quente.”

As tropas, entretanto, precisariam de uma fonte confiável de armas, máscaras de gás e roupas de proteção. O Departamento de Ordens do Exército começou a contratar empresas para a produção de produtos químicos tóxicos. Na cidade de Long Island, milhões de máscaras de gás foram produzidas, em grande parte por mulheres trabalhadoras. Enquanto isso, em Edgewood, Maryland, a apenas 80 quilômetros da American University, o exército construiu vários edifícios herméticos para encher projéteis com gás. Centralizou as operações ainda mais com um aglomerado de unidades massivas que sintetizavam gases tóxicos, do cloro e fosgênio ao infame gás mostarda.

Washington era agora o centro dos esforços americanos de guerra química, e o Ministério de Minas era a principal organização civil na pesquisa de gás venenoso. Décadas antes do conceito de meados do século XX do “complexo industrial-militar” e um quarto de século antes do mais famoso projeto de bomba nuclear, o financiamento federal reuniu centenas de cientistas e soldados no campus da American University. No final de 1917, o Departamento de Minas expandido empregava 277 civis. Um ano depois de estabelecer as operações no campus, a folha de pagamento incluiria mais de mil cientistas e técnicos.

Os alemães
Havia uma ironia no exército químico que estava sendo montado nos Estados Unidos. Em quase todas as frentes seguiu os passos dos químicos alemães.

Mesmo antes do início da guerra, os químicos alemães tentavam produzir uma substância militar fundamental: os nitratos sintéticos. Os nitratos eram a matéria-prima de explosivos e fertilizantes, e o suprimento da Alemanha era muito limitado para a guerra a longo prazo. Alguns dos melhores químicos alemães aderiram ao esforço do nitrato, incluindo Fritz Haber.

No começo de 1915, Haber estava liderando a pesquisa de gás venenoso da Alemanha. Da mesma forma que a rede de químicos norte-americanos que se desenvolveu alguns anos depois, o esforço de guerra alemão unificou a química industrial e acadêmica. Haber dirigiu um instituto acadêmico em Berlim, enquanto as fábricas de corantes da Bayer e a Hoechst Color Works ajudaram a mobilizar a indústria alemã de corantes para a guerra química.

Dezenas dos melhores químicos acabaram se juntando ao projeto alemão de gás. Propostas, como o plano de Haber para o uso do gás cloro como arma, foram analisadas por Walther Nernst, químico da Universidade de Berlim, e Carl Duisberg, diretor da Bayer. Quando as propostas foram aprovadas, Haber recrutou uma equipe de cientistas que incluía vários futuros laureados com Nobel. Assim como as fábricas de Edgewood, Maryland, a Bayer produzia produtos químicos tóxicos, inclusive gás mostarda.

As semelhanças entre os projetos de gás alemães e americanos não foram por acaso. Na época, a Alemanha era a líder mundial em química e os Estados Unidos dependiam de mão de obra e máquinas alemãs. Ainda em 1917, o fabricante de instrumentos americano Chester Fisher estava importando equipamentos de laboratório da Baviera – e enviando-os para laboratórios de gás venenoso na França.

O alemão-americano
Os laços entre a química alemã e americana foram ainda mais fortes na esfera industrial. Muitos dos fornecedores farmacêuticos e de corantes pré-guerra dos Estados Unidos eram, na verdade, ramos de corporações alemãs. Os americanos que queriam uma educação competitiva muitas vezes viajavam para universidades alemãs para estudar química, enquanto os químicos alemães que buscavam novas oportunidades vieram para a América. Durante a guerra, no entanto, os Estados Unidos subverteram e aproveitaram os recursos de sua competição alemã.

As táticas americanas ganham vida no estranho caso de William Beckers, que nasceu no Ruhr, o coração da indústria alemã e da produção de carvão. Beckers obteve um doutorado em química, serviu no exército alemão e foi contratado pela Bayer. A empresa o enviou para os Estados Unidos em 1902, quando ele ainda estava na casa dos vinte anos.

Em retrospecto, Beckers parece um homem muito afortunado. Depois de nove anos ele se tornou um cidadão americano. Ele deixou a Bayer e, em 1912, fundou a Becker Aniline and Chemical Company. Quando a guerra começou, as empresas alemãs de repente pareciam suspeitas. Como cidadão dos Estados Unidos, no entanto, Beckers não trabalhava mais para uma empresa alemã.

Em vez de parecer uma ameaça, ele se tornou um ativo. No início de 1916, ele defendeu a proteção tarifária contra produtos químicos alemães perante o Comitê de Meios e Condições da Câmara dos EUA. Essa foi a única maneira, disse ele, que os Estados Unidos poderiam superar sua dependência da Alemanha.

Mais tarde naquele ano, em um discurso para os americanos produtores têxteis, ele alertou seus colegas sobre a força industrial alemã. “As mesmas matérias-primas básicas são usadas tanto na fabricação de explosivos quanto de corantes”, observou ele. Esse fato era bem conhecido entre os químicos da época: as fábricas de corantes na Europa haviam se adaptado rapidamente às necessidades da produção de munições. Mesmo na prática da paz, os químicos comerciais – como os engenheiros de minas do Departamento de Minas – tinham involuntariamente criado instrumentos para a guerra. “Nós, químicos americanos”, continuou Beckers, sem mencionar suas origens alemãs, “não somos tão experientes na fabricação de corantes quanto nossos colegas alemães, que vem fabricando esses produtos no último meio século”.

Seis meses após a declaração da guerra, autoridades americanas suspeitas conquistaram o poder legal de agir contra as empresas alemãs. O Congresso aprovou a Lei do Comércio com o Inimigo, e um homem chamado Mitchell Palmer foi nomeado Guardião da Propriedade Estrangeira. O escritório de Palmer começou a receber milhares de relatórios de propriedades controladas pelo inimigo. Fábricas e empresas de propriedade de cidadãos alemães foram apreendidas pelo governo, junto com milhares de valiosas patentes de produtos químicos. O ex-empregador de Beckers, a filial americana da Bayer, foi preso. Muitos de seus funcionários foram presos em Fort Oglethorpe, na Geórgia, um campo de concentração que hoje é praticamente esquecido.

A Primeira Guerra Mundial ajudou a corroer as vantagens da química alemã. Quando as hostilidades na Europa finalmente terminaram em 1918, os Estados Unidos estavam produzindo quatro vezes mais gás venenoso que a Alemanha. Palmer, talvez reconhecendo que seus poderes em tempo de guerra logo diminuiriam, rapidamente se livrou de propriedades confiscadas no valor de milhões de dólares. A Bayer foi vendida em um leilão público nos degraus da empresa.

Quando as hostilidades na Europa finalmente terminaram em 1918, os Estados Unidos estavam produzindo quatro vezes mais gás venenoso que a Alemanha.

No entanto, mesmo em meio ao fervor anti-alemão, William Beckers se esquivou dos problemas graças a seu alinhamento cuidadoso com o esforço de guerra americano. Em 1917, sua empresa se fundiu com outras quatro, a mais importante das quais também foi fundada por um imigrante alemão. O resultado – a National Aniline and Chemical Company – produziu gás mostarda para a CWS. Beckers se aposentou em Nova York em 1919 e viveu outras três décadas como um homem rico.

As tropas
Soldados do Primeiro Regimento de Gás saíram de Washington no dia de Natal de 1917. Seu navio refez a jornada de inverno de James Robb Church, o observador médico cujos relatórios colocaram tudo isso em movimento dois anos antes.

Já era tarde na guerra quando o regimento chegou às linhas de frente em março. O treinamento apressado deles não lhes dera quase nenhuma experiência no emprego de gás venenoso, mas eles carregavam lançadores de morteiros especialmente projetados para a tarefa. A essa altura, as armas químicas haviam se tornado onipresentes, e milhões de soldados de ambos os lados estavam prontos para usar máscaras de gás no menor prazo possível. Mas como os soldados americanos entraram no final da guerra, eles sofreram um número maior de vítimas de gás – um terço de um total de 200 mil – do que qualquer outro país.

O regimento lutou sua maior batalha em abril de 1918, quando as forças alemãs dispararam cerca de 80.000 bombas de gás mostarda em apenas dois dias. As tropas de gás americanas dispararam, liberando milhares de bombas e frascos de fósforo em apoio a ofensivas de infantaria francesas e britânicas. Apesar de tais números, a quantidade de gás usada nos campos de batalha europeus nunca correspondeu à escala de produção de gás em casa.

Três anos antes, na Segunda Batalha de Ypres, a Alemanha usara o gás mostarda. Mas, apesar dos anos de guerra convencional e de gás, as Potências Centrais e os Aliados ainda estavam lutando pelo mesmo pedaço de terra. Alguns chamaram a ofensiva de abril de Quarta Batalha de Ypres.

O armistício
Enquanto as tropas americanas adotaram armas químicas, os químicos americanos foram adotados nas forças armadas. A produção e a pesquisa de produtos químicos haviam sido intensificadas enormemente e os líderes militares queriam centralizar os diversos esforços do Ministério de Minas. O diretor Manning argumentou que os químicos civis trabalhavam melhor sob o controle civil, mas depois de uma longa batalha administrativa, o presidente Wilson acabou decidindo o contrário. Em junho de 1918, 1.700 químicos americanos foram transferidos para o recém-criado Serviço de Guerra Química do Departamento do Exército. Eles se ofereceram para ajudar os militares, mas acabaram se tornando parte disso.

O fim da guerra veio cinco meses depois, com um gemido em vez de um estrondo. Como disse um capelão do Primeiro Regimento de Gás: “Por muito tempo foi difícil não sentir que estávamos simplesmente passando por uma trégua entre as lutas”.

O futuro da CWS estava em dúvida. O comandante do regimento escreveu aos seus homens: “Se o Serviço de Guerra Química será continuado em paz, ainda não se sabe”. Não importava, ele queria que eles soubessem que o trabalho deles seria lembrado. “Será a estrela-guia para esse trabalho em qualquer guerra futura, caso, infelizmente, nosso país tenha que entrar novamente em uma.”

Alguns cientistas em Washington voltaram para suas universidades e corporações. Outros foram à procura de novos trabalhos. Apenas um pequeno grupo permaneceu a serviço do governo, e eles esperaram para ver se a CWS seria dissolvida. As armas que a CWS gastou anos desenvolvendo eram rotineiramente atacadas na esfera pública como cruéis e antiéticas.

Em 1919, o general encarregado do CWS reuniu um grupo de seus ex-oficiais. Reconhecendo que a sua profissão e talvez a dignidade do trabalho que tinham concluído estava agora em jogo, eles decidiram lançar uma campanha publicitária nacional. “Ao contrário da opinião geral”, observou um importante químico, Charles Herty, durante um discurso, “a guerra de gás não se mostrou desumana”. Todas as armas são, por definição, destrutivas, argumentou ele – mas as propostas para proibir armas ou explosivos nunca são seriamente discutidas. “A Liga das Nações se encontrou. Não concordou que este novo método de guerra deveria ser abolido e, por isso, estamos hoje diante do fato de que esse novo método será desenvolvido, e esse é o significado de nosso Serviço de Guerra Química para esta nação ”.

Embora o sucesso da campanha fosse misto, o CWS nunca foi desfeito – simplesmente adaptado a novas necessidades militares. Armas químicas foram denunciadas e banidas por muitos tratados depois da Primeira Guerra Mundial. Mas a CWS em tempos de paz lançou uma série de projetos estranhos de pesquisa destinados a melhorar sua reputação, muitos dos quais usavam os mesmos produtos químicos tóxicos sintetizados durante a guerra. Pesquisadores tentaram produzir tinta repelente de cracas para as laterais dos navios. O CWS construiu um dispositivo de defesa estranho para os bancos que liberaria gás mostarda quando um cofre era forçado a abrir. Em 1924, a CWS até tentou curar a gripe do presidente Calvin Coolidge, selando-o em uma câmara com baixas doses de gás cloro. “Uma das maneiras pelas quais os estragos da guerra vão ser compensados”, disse o general encarregado da CWS civil, “é fazer uso na paz do conhecimento daqueles compostos venenosos obtidos na guerra”.

Até hoje, dois dos venenos de guerra mais conhecidos – o fosgênio e o gás cloro – são usados ​​na agricultura e nos sistemas de água, respectivamente.

A mais duradoura das contribuições civis da CWS foi o desenvolvimento de novos pesticidas. Na década de 1920, os pesquisadores da CWS testaram a utilidade do gás lacrimogêneo no extermínio de ratos e carunchos. Nas décadas que se seguiram, os pesquisadores da CWS reaproveitaram aviões militares e pulverizadores para pesquisa de pesticidas. Depois que a agência mudou seu nome em 1946 para o Chemical Corps – que continua sendo uma ramificação do Exército dos EUA -, antigos membros da CWS até ajudaram a popularizar o DDT.

Até hoje, dois dos venenos de guerra mais conhecidos – o fosgênio e o gás cloro – são usados ​​na agricultura e nos sistemas de água, respectivamente. Os agricultores prosperaram com os mesmos tipos de produtos químicos que causaram o sofrimento de tantos soldados, e o gás cloro é o desinfetante de água mais usado nos Estados Unidos.

A ciência transforma a guerra e a guerra transforma a ciência. Armas químicas são infames pelo sofrimento que causaram nas linhas de frente da Primeira Guerra Mundial – mas seus efeitos ultrapassaram as trincheiras em laboratórios americanos e fábricas alemãs, e até mesmo em nossas vidas hoje.

Texto escrito por Daniel A. Gross, na Distillation Magazine.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do original ‘Chemical Warfare: From the European Battlefield to the American Laboratory’ com a autorização dos detentores dos direitos. Revisado por: Natanna Antunes e Kelly Vargas.

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Sugestão de leitura:
O cloro e a Primeira Guerra Mundial

Fios sintéticos

meia de nylon antiga
Uma trabalhadora inspeciona uma meia de nylon em Malmö, na Suécia, em 1954. A introdução de novos tecidos sintéticos após a Segunda Guerra Mundial mudou os guarda-roupas e os estilos de vida das pessoas.[Erik Liljeroth/Nordiska Museet]

As fibras sintéticas não apenas mudaram a indústria da moda; elas mudaram a forma como as mulheres viviam suas vidas.

Em 27 de outubro de 1938, 11 anos de pesquisa envolvendo mais de 230 cientistas e técnicos da DuPont culminaram no anúncio da primeira fibra totalmente artificial do mundo. O braço de publicidade da empresa anunciou que a fibra era derivada de carvão, água e ar. Foi a teoria trazida à vida: uma seda artificial fiada e extraída de cadeias moleculares de comprimento e peso molecular quase infinito. Mal seis meses depois, o nylon, como a fibra passou a ser chamada, ganhou destaque na Feira Mundial de 1939, onde o Wonder World of Chemistry da DuPont apresentou suas últimas inovações para cerca de 1,5 milhão de visitantes.

Em contraste com o rayon semi-sintético, que é feito de fibras vegetais quimicamente modificadas, como o algodão, o nylon possui durabilidade e um suprimento estável de matérias-primas que os químicos podem controlar pela qualidade. A fibra também parecia adequada para uma vasta gama de aplicações do dia-a-dia, de tecidos e colchas a fios, redes de pesca a cerdas de escova. Mas a DuPont escolheu com sucesso as meias como veículo para a estreia mundial do nylon. Enquanto as modelos do Wonder World of Chemistry esticavam e torciam as meias para demonstrar a força e o brilho da nova fibra, nasceu uma sensação na moda.

inspeção de fios de nylon
Um homem agacha-se sob uma máquina de irradiação de fios na fábrica de nylon da DuPont em Seaford, Delaware, ca. Década de 1940 [Fonte: Museu e biblioteca de Hagley]

Em 1949, as caras meias de seda caíram em desuso, e as meias feitas de nylon e um conjunto crescente de fibras sintéticas dominaram o mercado. Esses produtos sintéticos, que posteriormente passaram a incluir acrílico, poliéster e elastano, deram origem a um mercado de moda de massa definida por conjuntos de suéteres e roupas que não precisam serem passadas. No entanto, o surpreendente sucesso do nylon e de suas contrapartes sintéticas obscurece a improvável aliança das indústrias químicas e da moda que apoiaram a revolução da moda do pós-guerra. Essa aliança pavimentou o caminho para que os materiais sintéticos substituíssem e até melhorassem os materiais tradicionais, como seda, algodão e lã, e finalmente se tornassem parte natural da vida moderna.

A Pure Science Division da DuPont, berço do nylon, foi idealizada pelo vice-presidente da empresa, Charles Stine, que no final dos anos 20 convenceu o conselho da DuPont a se afastar da pesquisa com claro potencial de lucro e a alocar US$ 250.000 para pesquisa pura. Tal abordagem não era desconhecida – tanto os laboratórios de pesquisa operados pela General Electric quanto pela Bell Telephone -, mas era raro, assim como a amplitude sugerida por Stine à pesquisa especulativa. Ele cortejou Wallace Carothers e outros químicos a saírem de postos acadêmicos e irem para o laboratório com a oferta de amplo financiamento e pessoal.

Na DuPont, Carothers estava livre para explorar a polêmica teoria de Hermann Staudinger de que os polímeros consistiam de cadeias de moléculas de comprimento quase ilimitado. Depois de testar várias combinações durante o início da década de 1930, Carothers e sua equipe de pesquisa concentraram-se em poliamidas – longas cadeias de carbono, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio que podiam ser giradas e desenhadas para produzir fibras elásticas flexíveis.

história do nylon na dupont
Imagens da fábrica de produção de nylon da DuPont em Wilmington, Delaware, 1938 (no sentido horário a partir do canto superior esquerdo). Mike McCall coloca chips de nylon em um funil; os chips serão derretidos, medidos e filtrados antes de serem transformados em filamentos. Um trabalhador não identificado supervisiona a operação de equipamento de tecelagem, que torce fibras de polímero em linhas. Violet Grenda inspeciona meadas de fio de nylon. [Fonte:Joseph X. Coleção Labovsky, Instituto de História da Ciência]

Em 1936, o laboratório de Carothers fiou poliamidas por até 10 minutos, um passo crítico em direção a uma fibra viável. Na medida em que a equipe continuou a desenvolver maquinário e equipamentos para refinar o processo, o grupo de marketing da DuPont começou a explorar aplicações para a nova fibra. Na época, as importações japonesas respondiam por 90% do suprimento de seda crua dos Estados Unidos, três quartos das quais eram usadas ​​para fabricar os mais de 1,5 milhão de pares de meias compradas diariamente pelos americanos. Com a industrialização e a militarização do Japão intensificando tensões políticas de longa data, um substituto interno para a fibra de seda parecia cada vez mais atraente.

A DuPont começou a prototipar meias de nylon em 1938, parte de seu esforço para vender o potencial do nylon aos fabricantes que acabariam produzindo as meias. Para esse fim, a empresa construiu novas máquinas e desenvolveu técnicas de costura especificamente para nylon. Uma dessas inovações foi esticar as meias recém-tricotadas sobre as formas em forma de perna para evitar o encolhimento, pois as meias eram vaporizadas para aquecer e ganhar sua forma e tamanho. Essas meias experimentais, tricotadas em fevereiro de 1939, estrearam pela primeira vez na Exposição Internacional de São Francisco e chamaram a atenção para a Feira Mundial de Nova York no final daquele ano. Logo depois, revistas de moda e pesquisas com consumidores documentaram um entusiasmo generalizado pela firmeza, força e ajuste suave e sem rugas, e o nylon rapidamente se tornou um nome familiar. Na primeira venda pública de meias de nylon em 24 de outubro de 1939, em Wilmington, Delaware, o fornecimento de 4.000 pares esgotou em apenas três horas. A demanda só aumentou depois que as meias de nylon se tornaram disponíveis em todo o país em maio de 1940. Mas em 11 de fevereiro de 1942, as meias de nylon desapareceram do mercado, pois a DuPont direcionava toda a produção de nylon para as necessidades militares, como pára-quedas.

Em 1945, após o término da Segunda Guerra Mundial, a DuPont voltou seu foco para clientes civis, prevendo produção suficiente de nylon para tricotar 360 milhões de pares de meias por ano. (Atrasos técnicos prejudicaram a produção em volume, limitando o número de meias a chegar ao mercado em 1946.) A atenção renovada da DuPont às aplicações de consumo levou à criação de uma verdadeira família de fibras, incluindo poliéster (1946), acrílico (1955) e elastano (1958), todas com nomes de marca acessíveis como Dacron (poliéster), Orlon (acrílico) e Lycra (elastano).

modelo promove meias de nylon
Uma foto promocional da DuPont de 1969 da jaqueta Qiana do estilista Louis Féraud. Qiana, um material de nylon sedoso, era responsável pela maior parte do ousado vestuário de discoteca dos anos 70. [Fonte: Museu e biblioteca de Hagley]

Circunstâncias econômicas, sociais e culturais impulsionaram a rápida adoção e aceitação do nylon e o subsequente acolhimento das fibras sintéticas que se seguiram. Para os fabricantes, a escassez de matérias-primas tradicionais impulsionadas pelo boom do pós-guerra aumentou o apelo de alternativas sintéticas derivadas de gás e petróleo abundantes. Para os designers de moda, a durabilidade, a lavabilidade e a facilidade de cuidar do nylon e de outras fibras artificiais abriram possibilidades criativas que, em última análise, significaram mais roupas e acessórios para a indústria do vestuário fabricar e vender. E para os consumidores, as características únicas do nylon e de outros produtos sintéticos levaram muitos a adotarem essas fibras não apenas como substitutos artificiais das substâncias naturais, mas também como novos materiais.

Durante os anos 50, os tecidos sintéticos ajudaram a satisfazer o apetite do público por novas opções de roupas, após anos de depressão econômica e guerra. Esses materiais foram transformados em meias e anáguas, vestidos de noiva, camisas sociais e calças de esqui. As mulheres eram o principal mercado para essas roupas, que geralmente apresentavam novos detalhes de design, como vincos permanentes, pregas ajustadas pelo calor, resistência a rugas e solidez da cor. Essas roupas trouxeram uma tendência de guarda-roupas e roupas de banho, valorizadas por sua facilidade e conveniência. Tais características de desempenho atraíram especialmente as mulheres mais jovens que, em pesquisas de opinião da DuPont, lamentaram o trabalho diário de engomar e adotaram um estilo de vida mais despreocupado e moderno. Não é por acaso que, entre 1950 e 1956, as vendas de máquinas de lavar nos Estados Unidos mais do que triplicaram. Tais qualidades poupadoras de mão de obra estimularam ainda mais a aceitação pelos consumidores das fibras sintéticas e da própria química, que forneciam cada vez mais o que a natureza não podia.

Uma vez que os fabricantes e consumidores adotaram os sintéticos, não havia como voltar atrás. A revolução que começou com o nylon deu origem a novas silhuetas, texturas e cores impossíveis de criar com fibras naturais e continuou a moldar os gostos dos consumidores nas próximas décadas.

Texto escrito por Hillary S. Kativa, coradora da coleção de fotografias e vídeos do ‘Science History Institute’.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do texto ‘Synthetic Threads’ originalmente publicado na revista Distillation Magazine. A tradução foi gentilmente autorizada pelos detentores dos direitos. Revisão feita por: Larissa Gomes e Kelly Vargas.

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Estricnina: do isolamento à síntese total – parte 1

DOI: 10.1002/chemv.201500031
Author: Klaus Roth
Published Date: 05 Maio 2015
Source / Publisher: Chemie in unserer Zeit/Wiley-VCH
Copyright: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim
Reproduced with permission.

Tradução autorizada do texto Strychnine: From Isolation to Total Synthesis – Part 1
noz de nux vomica
Durante séculos, químicos fascinados pela extrema toxicidade de certas plantas se interessaram em estudar os vários compostos que elas contêm. Nux vomica (“nozes venenosas”, também conhecidas como “botões de Quaker”, da espécie Strychnos nux vomica, e nossa principal fonte de estricnina) provaram ser particularmente “nozes duras de roer”, e propiciaram a gerações de químicos – incluindo vários vencedores do Prêmio Nobel – um momento difícil em problemas de isolamento, determinação de estrutura e finalmente a síntese total.

Aqui olhamos para trás com orgulho em algumas das proeminentes realizações a este respeito, permitindo-nos talvez sermos contaminados com um pouco do entusiasmo dos químicos orgânicos sintéticos dos nossos dias, à medida que procuram formas cada vez mais curtas e elegantes de preparar a estricnina e outros materiais complexos.

1. Química de produtos naturais
Ervas medicinais e plantas venenosas sempre exerceram um fascínio mágico, levando médicos, naturalistas, farmacêuticos e químicos ao longo dos anos à estudá-las, na tentativa de decifrar mais os segredos de seu modo de ação. Embora tenha sido possível isolar e investigar componentes puros de plantas por quase 200 anos, o campo continua a ser altamente produtivo; de fato, novos produtos naturais são descobertos e têm suas estruturas estabelecidas quase diariamente. Muitos acabam se tornando, diretamente ou com ligeira modificação química, em agentes farmacológicos ou pelo menos apontam o caminho para famílias potencialmente eficazes de compostos [1,2].

A verdadeira química dos produtos naturais teve seu início em 1805 com o isolamento da morfina do ópio da papoula (Papaver somniferum) pelo farmacêutico alemão Friedrich Wilhelm Sertürner. A firma de E. Merck em Darmstadt, Alemanha, comercializou o processo de isolamento e começou a vender a morfina como a primeira substância medicinal na forma de um material puro e natural em 1827. Isso também possibilitou pela primeira vez oferecer dosagens precisas de um agente ativo natural: um marco na terapia medicamentosa.

Impulsionados por essa conquista, substâncias ativas adicionais baseadas em plantas, altamente eficazes, foram logo isoladas, uma lista que chama a atenção para um passeio pelo armário de venenos de um farmacêutico (Tabela 1). Todos esses materiais seriam classificados como “naturais”, embora muitos deles, como indicado, sejam mais tóxicos do que o cianeto de potássio.

Tabela 1. Primeiros ingredientes ativos isolados de plantas medicinais e venenosas [3,4].

princípios ativos em vegetais

* O valor de DL50 em mg / (kg de peso corporal) representa a quantidade da substância em questão que fará com que metade dos animais de laboratório morram.
** “Veratrina” é uma mistura de vários alcalóides da planta Veratrum, em particular veratramina e cevadina.

Do ponto de vista científico, uma dessas substâncias vegetais domina acima de todas as outras: a estricnina. Desde o seu isolamento em 1818 por Pierre Joseph Pelletier e Joseph-Bienamé Caventou, nenhum produto natural foi estudado de forma tão intensiva. Apesar do fato de que sua grande estabilidade química torna o isolamento da estricnina de “nozes venenosas” um assunto bastante fácil, a determinação de sua estrutura se mostrou extremamente desafiadora. Antes de nos aprofundarmos nos estudos estruturais e sínteses subsequentes da estricnina, no entanto, vale a pena gastar um pouco de tempo observando mais de perto as bênçãos e maldições associadas ao composto, e com sua fonte, a comum “árvore de estricnina”, Strychnos nux. vomica .

2. Strychnos nux vomica e suas sementes venenosas
2.1. Sementes de Nux vomica

Em cada uma de suas frutas amarelas ou laranjas, a “árvore de estricnina” tem de duas a quatro sementes redondas, semelhantes a botões, que são chamadas de “nozes venenosas” ou “botões de quakers” devido à sua forma e caráter característicos (Fig. 1).

noz de nux vomica
Figura 1 As sementes da estricnina ou da “noz venenosa”.

A árvore estricnina típica, uma perene nativa do Sri Lanka, da Índia, do Tibete, do sul da China, do Vietnã e do norte da Austrália, agora é cultivada também na África ocidental e no sudeste da Ásia. A fruta aproximadamente do tamanho de um damasco contém de 2 a 4 sementes com um diâmetro de 1 a 2 cm. Eles são considerados muito decorativos e comumente utilizados, diretamente ou após o tingimento, em jóias africanas ou indianas. Referir-se a essas sementes como uma “noz” é, de fato, enganoso, uma vez que, apesar de seu tamanho, sua fonte é, na verdade, uma baga; a designação “nux vomica” também é enganosa, uma vez que consumir as sementes raramente provoca o vômito.

A natureza altamente venenosa dessas sementes (seu teor de estricnina pode chegar a 3%!) foi reconhecida há muito tempo e logo explorada. Sementes moídas têm sido freqüentemente usadas em iscas tóxicas destinadas a ratos e outros roedores, e também espalhadas como uma defesa contra espécies contaminadas com raiva. Desde o início do século XVII, o pó venenoso era comumente encontrado nas farmácias. Dada a natureza humana, dificilmente seria uma surpresa que um veneno altamente acessível e altamente eficaz não fizesse parte de um grande dose de uso impróprio, de modo que uma ocasional disputa de herança, caso dramático de ciúme ou tragédia semelhante possa ter se tornado sujeita a resolução súbita de uma forma mais ou menos discreta [5,6].

2.2. Toxicidade da estricnina
A alta toxicidade da estricnina se deve à sua interferência na função dos neurônios. A excitação e a desativação de neurônios são controladas de maneira muito específica pela liberação de agentes de sinalização química (neurotransmissores) que a atividade descontrolada de neurônios é essencialmente descartada. Um desses neurotransmissores é o aminoácido glicina, que atenua a excitabilidade dos neurônios através da ligação aos receptores de glicina localizados nas superfícies celulares. A estricnina funciona como um antagonista; isto é, desloca a glicina dos receptores sem desencadear simultaneamente o seu efeito de amortecimento. Os neurônios tornam-se assim extremamente rapidamente – e incontrolavelmente – excitáveis.

No caso do envenenamento por estricnina, a atividade descontrolada dos neurônios da medula espinhal resulta em contração máxima simultânea dos músculos flexores e extensores de uma articulação. Ataques catalépticos na musculatura poderosa do pescoço, costas e mandíbula são excepcionalmente dolorosos. Os músculos relaxam somente após um a dois minutos, apenas para se contrair novamente alguns minutos depois, ao menor estímulo. Uma vítima permanece plenamente consciente durante todo esse episódio; a morte ocorre como resultado do esgotamento total ou cessação da respiração como conseqüência de cãibras na musculatura respiratória.

2.3. Propriedades medicinais
Foi Paracelso quem observou em 1585: “Todas as coisas são venenosas, e nada está livre de veneno; só a dose faz com que algo não seja venenoso”. Consistente com essa observação, as propriedades medicinais já foram atribuídas, até mesmo, às “nozes venenosas” e à estricnina que elas continham – em doses adequadamente pequenas! Assim, em 1785, Joseph Jacob Plenck, o fundador da dermatologia moderna, enalteceu o “pó de noz-venenosa” como uma verdadeira droga milagrosa: um analgésico, restaurador, necessário em casos de disenteria e frenesi, para mordidas de cobras e contra vermes, peste e as dores da cólica. Em 1803, Johann Friedrich Gmelin, médico e botânico, acrescentou à lista malária, histeria feminina, epilepsia e corrupção geral dos fluidos corporais.

Essas promessas levaram a “nozes venenosas” pulverizadas – e à estricnina, depois de 1828 – a tornar-se um dos ingredientes mais desejados (e economicamente lucrativos) para aqueles “tônicos” universalmente populares. Com base na noção de que “a dosagem é o que importa”, a substância venenosa estricnina continuou a ser comercializada como ingrediente tônico até o século XX.

Remédios caseiros como esse, vendidos em garrafas, deviam ter um sabor horrível, porque a estricnina é uma das substâncias naturais mais amargas conhecidas – mas isso não interferiu no sucesso de tais tinturas fortificantes. Pelo contrário: o amargor extremo foi aparentemente considerado uma indicação de qualidade.

2.4.1. Agente de doping
Os tônicos contendo estricnina eram populares até o século 20, e já em 1900 eles também eram usados ​​erroneamente pelos aspirantes a atletas como substâncias legais de doping. Um exemplo bizarro envolveu a lendária maratona dos Jogos Olímpicos de 1904 em St. Louis, MO, EUA. O vencedor final, Thomas Hicks, foi tão abastecido durante a corrida com um brandy “revigorante” e estricnina que ao atingir a linha de chegada ele não estava em condições de aceitar sua medalha de ouro, uma ocasião que teve que ser adiada por várias horas.

Esses dois “agentes revigorantes” são visivelmente inúteis para o propósito, além do qual a estricnina é extremamente perigosa. Se Hicks suspeitasse da sorte que tivera em sobreviver à corrida; ele de fato nunca mais participou de uma maratona, embora tenha vivido até a formidável idade de 89 anos [7-9].

Qualquer efeito de melhoria de desempenho para a estricnina seria hoje vigorosamente contestado do ponto de vista médico, mas o composto, no entanto, ainda aparece na lista de substâncias proibidas da Agência Mundial Antidoping – presumivelmente como um exagero de cautela [10]. Um infrator recente foi a russa Julia Smirnowa, considerada culpada de doping com estricnina e banida internacionalmente de toda a competição.

Sendo que remédios caseiros contendo estricnina foram distribuídos em farmácias em grandes garrafas, inadvertidas (ou deliberadas!) overdoses eram comuns. De uma perspectiva atual, é notável pensar quantas pessoas devem ter sido envenenadas, dada a pequena diferença entre uma dose que é modestamente estimulante e outra que é tóxica. É chocante ler, por exemplo, uma receita escrita para o pequeno “Baby Smith” pelo médico canadense Dr. CF Abraham para um tônico composto de estricnina, beladona e bálsamo de Tolu, com a anotação “uma colher de chá a cada duas horas” [11].

Administrar tônicos contendo estricnina para crianças era uma prática bastante comum, no entanto, até o século 20, e até 1976 era considerado necessário alertar os médicos enfaticamente contra esse absurdo perigoso [12]. A estricnina foi banida em 1978 de todas as compilações farmacêuticas europeias [13] e, posteriormente, também não era mais permitida em iscas venenosas, portanto, em essência, ela agora não desempenha nenhum papel na vida cotidiana. Mas espere um minuto!

2.5. Homeopatia
A estricnina talvez não tenha desaparecido completamente, pois para Samuel Hahnemann (1755-1843), o pai da medicina homeopática, “nozes venenosas” estavam entre os ingredientes mais importantes para os remédios homeopáticos. Acredita-se que as preparações contendo estricnina atuam como agentes curativos de doenças do sistema nervoso central e do trato gastrointestinal, bem como no fígado e no sistema musculoesquelético. Além disso, foram recomendados para pacientes com um estilo de vida atormentado e sedentário, ou que sofrem de “dor de estômago, azia, náuseas, vômitos, sensação de estufamento, cólica gasosa, constipação espástica, gastrite, gastroenterite, hemorroidas, angina, cistite, cólicas de três meses, diarreia, febre, parto, gripe, retenção urinária, tosse, cólicas, dores de cabeça, intoxicação alimentar!(ponto de exclamação inserido pelo autor), problemas gastrointestinais, preocupações menstruais, cãibras musculares, sinusite, nervosismo, cirurgias, enjoo, dor nas costas, insônia, constipação, problemas na gravidez, enjoos matinais, tontura, constipação em geral e envenenamento!” (ponto de exclamação novamente inserido pelo autor) [14].

Com esta impressionante lista de sintomas, um preço de mais de dez euros para um pacote de 10 mL de ampolas de 1 mL de estricnina nítrica D30 se justifica [15]. Poder-se-ia facilmente preparar esta mistura D30 com base nas próprias instruções de Samuel Hahnemann:

Para começar, para a “tintura básica”, por exemplo, 25 g de estricnina (como nitrato ou sulfato) são dissolvidas em um litro de água. Este litro de 0,06 molar estricnina “tintura base” que contêm 0,36 · 10^23 moléculas de estricnina. Para preparar a partir desta uma solução de potência D1, 100 mL (= 1/10) de tintura básica é diluída com água até um volume de um litro. Isso corresponde a uma diluição de 1:10 (onde “D” = deca). Este litro na potência de D1 ainda conteria 0,36 · 10^22 moléculas de estricnina. O mesmo procedimento de diluição é depois repetido mais 29 vezes, de modo que um litro da potência D30 resultante contém 0,36 · 10^-7 moléculas de estricnina. É claro que isso é muito pouco, e como podemos supor que, para Hahnemann e seus discípulos – assim como para nós – as moléculas seriam indivisíveis, o valor pode efetivamente ser igualado a zero. Em outras palavras, 100 mL de uma solução de potência D30 não conteria nem uma única molécula de estricnina.

Os defensores da homeopatia estão convencidos de que, apesar da certeza de que tal solução não pode conter mais do que uma molécula do suposto “ingrediente ativo”, ela ainda pode ter um efeito terapêutico. Para ser justo, deve-se ressaltar que os médicos homeopatas não praticam tecnicamente a “diluição”, mas sim a “sucussão”, em que a mistura deve ser vigorosamente agitada a cada passo. Para ser mais preciso – e estritamente de acordo com Hahnemann – cada passo requer “10 batidas vigorosas com a mão, contra um objeto duro, mas elástico, como um livro encadernado em couro”. O processo de “sucussão” é pensado para assegurar que “a energia vital do agente é ativada”, com “sucessões” consecutivas aumentando a potência do remédio.

Deixe-nos aqui ser tolerantes, no espírito do “chacun à son goût” [cada um com seus gostos], uma vez que os remédios homeopáticos pelo menos não causariam danos. Este último foi demonstrado experimentalmente, incidentalmente, por 20 bravos voluntários suíços, cada um dos quais em 5 de fevereiro de 2011, às 10:23 (na Paradeplatz / “Parade Ground” em Zurique), consumiram uma “overdose” de remédio homeopático contendo estricnina [16]. Neste chamado “Desafio 10:23”, todos os participantes simultaneamente engoliram um pacote inteiro de Strychninum nítrico D30. Nenhum dos participantes subseqüentemente mostrou qualquer sintoma de uma overdose ou um efeito colateral relevante. Até hoje, nenhum discípulo da homeopatia parece ter oferecido uma reação pública aos resultados.

2.6. Arma do crime
Além de aplicações médicas sem sentido ou, pelo menos, questionáveis, a estricnina tem sido, acima de tudo, uma fonte rica de estímulos para a imaginação dos escritores de mistérios. De Agatha Christie aos mais recentes dramas de TV, muitos personagens fictícios foram “terminados” com estricnina. No entanto, na vida real as coisas são muito diferentes. Para começar, hoje a estricnina é difícil de encontrar. Além disso, quase todas as vítimas em potencial de comida com estricnina certamente cuspiriam tudo, por ser terrivelmente amarga. Além disso, como provavelmente será óbvio para o espectador de apenas dois episódios de qualquer série de TV que lida com medicina forense, o envenenamento por estricnina é imediatamente reconhecível pela postura espantosamente contorcida do corpo do cadáver, juntamente com seu distintivo sorriso sardônico. Além disso, a estricnina é excepcionalmente estável, por isso é facilmente detectável em um corpo exumado, mesmo anos depois. Em outras palavras, não é sensato considerar o uso de estricnina como arma do crime.

Essa visão sóbria ainda não deve nos impedir de nos maravilharmos com as muitas situações ilusórias e inteligentes que os romancistas criaram para impedir que uma vítima intencional perceba a presença de uma substância horrivelmente amarga em sua comida ou bebida. Agatha Christie bolou um assassinato especialmente planejado em “O Misterioso Caso de Styles”, seu primeiro mistério de assassinato. Isso foi criado na Inglaterra vitoriana e envolvia o que na época era um remédio caseiro comum contendo estricnina. O leitor de romances de mistério que, em particular, também está interessado em química, ficará impressionado aqui não apenas pela imaginação da autora, mas também pela extensão de sua perspicácia química (veja Agatha Christie: A Química de um (Quase) Assassinato Perfeito).

Referências
[1] D. J. Newman et al., Nat. Prod. Rep. 2000, 17, 215. DOI: 10.1039/A902202C
[2] M. S. Butler, Nat. Prod. Rep. 2008, 25, 475. DOI: 10.1039/B514294F
[3] R. H. Huxtable, S.K.W. Schwarz, Mol. Interv. 2001, 1, 189. http://triggered.edina.clockss.org/ServeContent?url=http%3A%2F%2Fmolinterv.aspetjournals.org%2Fcontent%2F1%2F4%2F189.full
[4] S. McLaughlin, R. F. Margolskee, Am. Sci. 1994, 82, 538.
[5] J. Buckingham, Bitter Nemesis: The Intimate History of Strychnine, CRC Press, Boca Raton, 2007. ISBN 978-1-4200-5315-9
[6] R. Sedivy, Arsen, Strychnin & Co, Carl Ueberreuter, Vienna, Austria, 2008 (in German). ISBN: 978-3-8000-7390-0
[7] S. Pain, New Sci. 2004, 46. http://www.newscientist.com/article/mg18324595.900-marathon-madness.html
[8] D. Martin, R. Gynn, The Olympic Marathon, Human Kinetics, Champaign, 2000. ISBN: 978-0-88011-969-6
[9] D. Dawson, K. Reid, Nature 1997, 388, 235. http://www.nature.com/nature/journal/v388/n6639/full/388235a0.html
[10] World Anti-Doping Agency, The 2015 Prohibited List, International Standard, 2014.
[11] R. C. McGarry, P. McGarry, Can. Med. Assoc. J. 1999, 161, 155. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1230877/
[12] G. Jackson, G. Diggle, Brit. Med. J. 1973, 21, 176. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1589243/
[13] F. Eiden, Kultur & Technik 2003, 27, 24 (in German). http://www.deutsches-museum.de/verlag/kultur-technik/archiv/27-jhrg-2003/
[14] C. Hinspeter, Nux Vomica – eines der wichtigsten homöopathischen Mittel, suite101.de, 2013 (in German).
[15] For current prizes see e.g. http://www.medvergleich.de/preisvergleich-strychnin (in German)
[16] The 10:23 Campaign, The 10:23 Challenge, http://www.1023.org.uk/the-1023-challenge.php

Nota do tradutor: [1?] Optou-se por traduzir ‘Persian poppy’ como papoula persa.

Texto traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com). A tradução do original ‘Strychnine: From Isolation to Total Synthesis – Part 1’ foi gentilmente autorizada pelos detentores dos direitos.

OBS: a sequência deste texto será publicada em breve, aguarde!

Como funciona uma Lâmpada de Davy

chama intensa sobre vela
Os primeiros trabalhadores em minas subterrâneas enfrentavam muitos problemas com explosões causadas por acúmulo de gases inflamáveis – naturalmente presentes nesses ambientes. Uma solução era necessária para evitar a ignição desses gases quando o ambiente era iluminado por uma lamparina.

O químico britânico Humphry Davy foi o inventor do que é conhecido atualmente como ‘lâmpada de Davy’; que basicamente consiste em uma proteção da chama por uma tela metálica. A engenhosidade foi encontrar o material certo e o tamanho da malha adequados para o equipamento funcionar.

O canal ‘The Royal Institution’ vai até o acervo do museu da instituição e mostra algumas das lâmpadas de Davy originais. Com o bônus de curiosas demonstrações feitas por Andy do princípio de funcionamento da tela metálica que dificulta a passagem da chama pela absorção e dissipação do calor.

Vídeo com legenda em português. Clique aqui e veja como ativar a exibição.

Veja no link abaixo um experimento simples de demonstração desse efeito:
A dança do fogo

Texto e legenda escritos por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ).