Esperança química

usos do polietilenoglicol
O polietilenoglicol, graças às suas propriedades sedentas pela água, encontrou uma ampla variedade de usos desde sua criação em 1859. Aqui o produto químico é usado por conservadores em Portsmouth, Inglaterra, para estabilizar os restos de Mary Rose, um navio de guerra construído por Henry VIII e afundado pelos franceses em 1545.

Texto escrito por Sam Kean

Uma molécula usada em anticongelante pode um dia curar medulas espinhais danificadas.

Pesquisas sobre lesões na medula espinhal às vezes parecem fúteis. Durante o século passado, milhões de horas de trabalho e incontáveis ​​milhões de dólares de pesquisa foram despejados no campo – e todo esse esforço produziu exatamente zero tratamentos para danos na medula espinhal. Como observou um neurologista, “seria difícil encontrar qualquer outro ramo da ciência com mais de um século de tal esforço estéril”. Mas na última década, essas perspectivas sombrias se iluminaram consideravelmente, graças a um produto químico simples chamado PEG.

PEG significa polietilenoglicol, um polímero de cadeia longa com uma incrível sede por moléculas de água. Foi criado em 1859 e desde então tem sido usado em uma variedade estonteante de produtos, incluindo creme dental, fumaça artificial e anticongelantes. Talvez o mais famoso seja que os arqueólogos usaram o PEG para proteger a frágil pintura dos guerreiros de terracota da China contra a umidade do ar e preservar os pedaços de madeira de antigos naufrágios. No último caso, os cascos de madeira emergem das profundezas salgadas, muito encharcados, muitas vezes com a consistência de papelão molhado. O PEG estabiliza a madeira e substitui as moléculas de água no interior das células da madeira, o que impede que as tábuas se encolham e se partam quando a madeira seca.

PEG tem usos na medicina também, mais comumente como laxante. Sendo uma molécula sedenta por água, o PEG impede que os intestinos reabsorvam a água nas fezes, o que mantém as fezes moles e pesadas e facilita a passagem.

Mais recentemente, empresas de biotecnologia usaram o PEG para criar anticorpos que combatem doenças. Anticorpos são normalmente produzidos por certos glóbulos brancos, mas essas células não crescem bem fora do corpo, tornando os anticorpos difíceis de produzir em massa. Dois cientistas finalmente contornaram essa limitação na década de 1970, misturando, entre outras coisas, o PEG com as células cancerígenas. César Milstein e Georges Köhler sabiam que as células cancerígenas, embora destrutivas dentro do corpo, crescem muito bem no laboratório. Então eles começaram a procurar maneiras de fundir células produtoras de anticorpos com células cancerígenas para aproveitar as boas características de ambos. Após uma tentativa fracassada de usar vírus, Milstein e Köhler conseguiram criar esses “hibridomas” com o PEG. O polímero parece promover a fusão de células, desidratando e quebrando suas membranas, forçando as células a entrar em contato e permitindo que fiquem juntas. O trabalho de Milstein e Köhler sobre produção de anticorpos lhes rendeu um Prêmio Nobel em 1984 e ajudou a gerar uma indústria multibilionária que produziu tratamentos para a doença de Crohn, artrite reumatoide, vários tipos de câncer e rejeições imunológicas em cirurgias de transplante.

A capacidade do PEG de fundir células também explica por que o polímero se mostra tão promissor no tratamento de danos na medula espinhal. Nervos fora da medula espinhal – que transportam sinais para seus membros e órgãos – podem crescer novamente, ainda que lentamente, depois de sofrerem danos. O tecido nervoso dentro da medula espinhal não cresce novamente após o dano, o que significa que as lesões da medula espinhal geralmente causam paralisia permanente.

Mas o PEG poderia contornar essa limitação. Quando aplicado a células espinhais danificadas, quebra suas membranas e permite que as células acima e abaixo do local da lesão se fundam. Como resultado, os sinais do cérebro – que uma vez se dissiparam no ponto de ruptura – agora podem cruzar o local da lesão e conectar o cérebro e a parte inferior do corpo mais uma vez.

Até agora, o PEG provou ser eficaz no tratamento da paralisia da medula espinhal em uma variedade de mamíferos, incluindo cães. Eu pessoalmente testemunhei a maravilha do PEG em ratos enquanto visitava um laboratório de pesquisa na China. Lá, observei dois alunos de pós-graduação cortarem cirurgicamente a medula espinhal de vários camundongos, o que deveria ter tornado suas patas traseiras inúteis. (Eles cortaram as espinhas no meio das costas.) Mas antes de costurar os ratos, os estudantes esguicharam ali algumas gotas de PEG dissolvido em água, uma solução com uma cor levemente âmbar [alaranjado]. Dois dias depois, esses ratos estavam andando novamente. Não perfeitamente: eles ainda balançavam um pouco. Mas, em comparação com os ratos de controle – que não receberam PEG e que estavam arrastando suas pernas mortas – os ratos PEG fizeram uma recuperação quase milagrosa.

No momento, o PEG continua experimental. O sucesso em animais de laboratório não garante o sucesso em seres humanos, e ninguém sabe até que ponto o PEG – que no laboratório costuma ser aplicado imediatamente após danos na medula espinhal – funcionaria em lesões de longa duração, muitas vezes cobertas de tecido cicatricial. (Cirurgiões talvez pudessem contornar isso fazendo cortes novos que reduzissem as cicatrizes). Mas o PEG e outras substâncias químicas que fundem as células (coletivamente chamadas de fusogênios) mostram uma genuína promessa. Somente nos Estados Unidos, 11.000 pessoas sofrem danos na medula espinhal a cada ano, sem perspectivas de melhora. Depois de um século de tal esforço estéril, vale a pena comemorar um modesto broto de esperança.

Texto escrito por Sam Kean.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do original ‘Chemical Hope’ com autorização oficial dos detentores dos direitos. Revisado por: Kelly Vargas e Lucas Capello.

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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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qual é o gosto de um pouco de DNA?

A química do azeite de oliva

azeite de oliva e a química
O canal ‘Reactions‘ da American Chemical Society (Sociedade Americana de Química) mostra um pouco da química e das maravilhosas propriedades do azeite de oliva.

O interessante é que uma das formas de aumentar a extração do azeite das olivas é com o uso do solvente hexano, e isso é feito em casos nos quais se deseja maximizar a conversão (com uma certa perda na qualidade).

Um dos componentes do azeite de oliva é o ácido oleico, mas normalmente faz parte de uma molécula maior, um triglicerídeo. Um manuseio inadequado durante a colheita e processamento pode levar á quebra dos triglicerídeos com consequente alteração na acidez e diminuição da qualidade do produto.

Veja estas e outras informações no vídeo abaixo.

Vídeo com legenda em português. Veja aqui como ativar a exibição.

Legenda e texto escritos pro Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ).

Gelo Selvagem

baseball na neve
Soldados da Guarda Costeira dos EUA do quebra-gelo Northwind jogam beisebol no congelado Mar de Bering em 1953. (Fonte: Library of Congress)

No espaço ninguém pode ouvir o grito do gelo!* Por mais de 100 anos os cientistas têm descoberto e criado gelos exóticos e bizarros. Gelos que podem até queimar um buraco em você!

Uma história sobre o gelo pode parecer fora do lugar na edição de verão da Chemical Heritage, mas hoje vamos abraçar essa loucura. Esta é uma história sobre o gelo estranho – gelo que queima, gelo que afunda em vez de flutuar, gelo literalmente fora deste mundo. Então, se você tem uma bebida gelada na mão, dê uma olhada nos cubos em seu copo e deixe sua imaginação vagar, porque este é um lado do gelo que você nunca viu.

O gelo comum que você encontra em cubos de gelo – chamado gelo Ih , ou “gelo um-h” – é tecnicamente um mineral, uma vez que é inorgânico e tem uma estrutura cristalina regular. Especificamente, suas moléculas se organizam em uma rede de minúsculos hexágonos, uma simetria de seis eixos que, por fim, é subjacente à forma dos flocos de neve. Praticamente todo o gelo na Terra é de gelo Ih, e é uma coisa boa também! Seus hexágonos espaçosos o tornam menos denso que a água líquida; por isso flutua em lagos e estuários e, na verdade, isola abaixo criaturas aquáticas frágeis, protegendo-as do vento e do frio. Sem gelo Ih vida como a conhecemos não existiria.

Mas falar sobre gelo e mencionar somente o gelo Ih é como falar sobre o chocolate e mencionar somente o Hershey. Os gelos exóticos ainda são feitos de H2O, é claro, mas as moléculas individuais se libertam da camisa de força hexagonal e remodelam. Muitos sólidos podem sofrer um rearranjo similar. Se você já abriu um antigo beijo da marca Hershey e encontrou um cone marrom e esbranquiçado dentro da embalagem, viu o chocolate fazer exatamente isso. (Durante essa “floração do chocolate” as moléculas de cacau se comprimem, aumentando a densidade do chocolate e empurrando a gordura para a superfície.) Mas poucos sólidos podem formar tantas “fases” distintas quanto o gelo.

Os cientistas criam diferentes fases de gelo submetendo uma pequena amostra à pressões monstruosamente altas, milhões de vezes mais altas que a pressão atmosférica. E com pressões tão altas, o gelo pode permanecer sólido a temperaturas de milhares de graus – um verdadeiro gelo quente. Se você pudesse de alguma forma colocar pedaços desses gelos em um copo de água líquida, eles vaporizariam. (Imagine os truques em festas.) Em um nível molecular, a alta pressão deforma as ligações hexagonais, forçando as moléculas de H2O ficarem como losangos, tetrágonos e outras geometrias alternativas. A alta pressão também pode forçar as moléculas de H2O a se espremerem nos orifícios dos centros dessas formas, prendendo-as como insetos em minúsculas gaiolas. Essa ação aumenta a densidade e torna esses gelos pesados ​​o suficiente para afundar na água. Em pressões super altas, alguns químicos prevêem que o gelo se transforma em metal.

Os cientistas criaram os primeiros gelos exóticos, gelo II e gelo III, por volta de 1900; a lista agora se estende até o gelo XV, descoberto em 2009. A criação desses gelos é mais que um exercício acadêmico. As moléculas de gelo são mantidas juntas pelas mesmas ligações de hidrogênio que, entre outras coisas, mantêm as fitas de DNA juntas; então formar novos gelos ajuda a sondar a natureza desta ligação. Além do mais, enquanto gelo Ih domina a biosfera, outros gelos existem naturalmente. Um gelo estruturalmente semelhante aos diamantes, gelo Ic , provavelmente existe na atmosfera superior. Os interiores densos e quentes de Netuno e Urano provavelmente contêm pedaços de gelos não hexagonais, assim como os exoplanetas em volta de estrelas distantes, uma consideração potencialmente importante à medida que procuramos vida além do nosso Sistema Solar.

No universo em geral, no entanto, os gelos I a XV são vastamente superpovoados pelo chamado gelo amorfo, gelo cujas moléculas se organizam aleatoriamente, sem qualquer estrutura cristalina. Formas de gelo amorfo se formam no congelamento rápido no espaço profundo. As pepitas microscópicas desse gelo também tendem a parecer amorfas, já que não há moléculas suficientes para se manterem juntas em um cristal comum.

Essa transição do gelo amorfo para o cristal de gelo intrigou por muito tempo os cientistas, e alguns deles até tentaram determinar exatamente quantas moléculas são necessárias para formar um cristal de gelo genuíno. Isso pode parecer uma pergunta sem resposta – como perguntar em que ponto um homem perdendo os cabelos, um a um, fica careca. Mas acredite ou não, uma experiência no outono passado na Alemanha determinou a resposta.

O experimento envolveu a adição lenta de moléculas de H2O a um núcleo de átomos de sódio e a sondagem de quais comprimentos de onda de luz infravermelha eles absorveram. O gelo amorfo apresentou um pico de absorção em um determinado comprimento de onda; o cristal de gelo tinha um pico a um comprimento de onda ligeiramente maior. A mudança de um para o outro ocorreu de maneira surpreendentemente rápida. Abaixo de 250 moléculas, o pico amorfo dominou. Mas em 275 moléculas, o pico de comprimento de onda do cristal começou a surgir à medida que um cristal rudimentar tomava forma. Por 475 moléculas, esse pico sozinho dominou. Então, dependendo de onde você traçou o limite, apenas 0,000000000000000000008 gramas de água “contam” como cristal de gelo.

Isso é muito menor, é claro, do que até mesmo os pedaços pequenos ainda restantes no seu copo. No entanto, eles logo atravessarão esse limite e desaparecerão da existência. A meia-noite soará, e todas essas fantasias de gelo em chamas, gelo que afunda e gelo metálico vão evaporar. Pelo menos até os químicos do gelo descubram uma nova maravilhosa manifestação.

*Nota do tradutor: A expressão ´Ice scream’ pode ser traduzida como gelo gritar. Mas é também uma brincadeira com a sonoridade da palavra ‘ice cream’, traduzida como sorvete.

Texto escrito por Sam Kean.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do original ‘Wild Ice’ com autorização oficial dos detentores dos direitos. Revisado por: Kelly Vargas.

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Além da Primavera Silenciosa: uma história alternativa do DDT

comercial para o DDT
Um anúncio belga para o inseticida DDT, Insectoline. (Fonte: Science History Institute)

Como historiadora Elena Conis buscou uma compreensão mais clara de um dos produtos químicos mais infames do mundo, ela descobriu por que nossas histórias muitas vezes entram em conflito com os fatos.

No final da Segunda Guerra Mundial, Irma Materi deixou Seattle para a Coreia para se juntar ao marido, Joe, um coronel do exército. O casal e seu novo bebê se mudaram para uma casa de estuque branco com um telhado vermelho – e dezenas de cantos e recantos para os insetos se esconderem. Felizmente, Materi havia empacotado uma coisa para resolver o problema: um recipiente em forma de granada contendo o novo inseticida DDT, que ela borrifava em prateleiras altas, em cantos escuros e sob móveis e armários.

Poucos dias depois, os Materis receberam uma visita do destacamento do exército do DDT: um tenente e uma dúzia de homens usando macacões brancos com grandes recipientes de spray amarrados nas costas. Enquanto Materi se esforçava para levar as roupas, lençóis, utensílios e comida da família para a segurança, a equipe encharcou a casa com uma solução de querosene e DDT. Materi escreveu mais tarde sobre a experiência:

Ficamos no piso escorregadio e observamos o querosene pingando das luminárias. “Seria uma boa ideia não deixar o bebê tocar em nada com DDT nele”, sugeriu o tenente – e saiu enquanto eu ainda estava contemplando como o meu vaso coreano com o dragão de quatro dedos enfeitaria a parte de trás de sua cabeça.

O uso entusiástico do DDT pelos destacamentos do exército é uma parte familiar da história do pós-guerra do pesticida. O mesmo ocorre com as imagens do final dos anos 1940 e 1950, que mostram donas de casa norte-americanas encharcando suas cozinhas com DDT e crianças brincando no nevoeiro químico emitido pelos caminhões de aspersão municipais. Artigos de jornais e anúncios chamavam DDT de “mágica” e “milagre” – o que provavelmente explica porque Materi levou DDT em sua jornada transpacífica.

Mas artigos e anúncios também alertaram que o DDT era uma substância para ser manuseada com cuidado – e por isso havia limites para quanto DDT Materi toleraria em sua casa e por que alguns americanos, como a agricultora da Geórgia Dorothy Colson, não tolerariam o DDT em absoluto. Colson passou o final dos anos 1940 tentando lançar um movimento contra o DDT, convencido de que estava deixando os americanos doentes e matando filhotes e abelhas. Para ela, não fazia diferença que o pesticida tivesse – como declarou o comitê do Prêmio Nobel de 1948 – salvado a “vida e a saúde de centenas de milhares” de doenças transmitidas por insetos, como tifo, malária, febre amarela e peste. Onde essas doenças não ameaçavam as pessoas, argumentava Colson, o DDT não valia o risco.

A raiva de Materi com o uso excessivo do DDT e a rejeição direta de Colson ao pesticida não aparecem tipicamente na história do agora infame químico. Dos livros de história às recentes reportagens sobre o vírus Zika, relatos do DDT nos lembram que os americanos do pós-guerra estavam tão enamorados com o potencial do pesticida de matar pragas que carregavam doenças e destruíam colheitas que rapidamente e entusiasticamente o adotaram. Não foi levantada uma questão sobre sua toxicidade ou riscos a longo prazo, somos levados a acreditar, até que Rachel Carson os delineou em seu livro de 1962, Silent Spring [Primavera Silenciosa]. A história do DDT é frequentemente invocada não só porque o poderoso pesticida era considerado uma das tecnologias mais importantes que emergiram da guerra, mas porque ainda lutamos para controlar doenças mortais e debilitantes transmitidas por insetos – sendo o Zika o último caso em questão.

Simplificamos a história do pesticida porque essa versão despojada da história do DDT reforça nossa compreensão do passado. A poderosa capacidade do DDT de controlar doenças tornou o pesticida um herói da guerra, e seu desenvolvimento por cientistas americanos ainda é uma prova de que os Estados Unidos conquistaram seu status de superpotência em grande parte por meio de sua proeza científica e tecnológica. A aceitação do público pelo produto químico captura a fé americana no conhecimento científico no pós-guerra. E sua difamação por ambientalistas serve como uma ilustração poderosa e duradoura da virada antiautoritária da geração baby boomer. Aqui, em suma, é uma substância química cuja história ilustra algumas das mais profundas mudanças sociais e culturais na história dos EUA do século XX.

soldado dedetizando com ddt
Soldado em uma casa italiana pulverizando uma mistura de DDT e querosene para controlar a malária, em 1945. (Fonte: Museu Nacional de Saúde e Medicina)

Mas o que acontece se contarmos a história do DDT de maneira diferente, deixando de fora o comitê do Nobel, por exemplo, e, em vez disso, sintonizando o que Materi, Colson e americanos de mentalidade semelhante estavam dizendo durante o auge do pesticida? Este lado da história revela um público mais circunspecto sobre o DDT do que muitos dos especialistas e autoridades que promoveram seu uso. Esta versão revela uma cidadania acostumada a pensar em pesticidas como venenos mortais, preocupada com a toxicidade desse novo inseticida e incerta sobre como interpretar garantias de sua segurança. Esta história mostra que muitos americanos precisavam estar convencidos de que o DDT era uma tecnologia que vale a pena se adaptar para o uso em tempo de paz. E essa história questiona a afirmação de que a nação aceitou de todo o coração o DDT. Agências do governo (algumas mais do que outras) recorreram a ela com frequência cada vez maior, assim como nossa indústria agrícola industrializadora. O público americano aceitou o DDT também – mas de forma mais desigual do que fomos levados a acreditar.

O público americano ouviu pela primeira vez sobre o DDT no início de 1944, quando jornais de todo o país relataram que o tifo, “a temida peste que se seguiu após todas as grandes guerras da história”, não era mais uma ameaça às tropas americanas e seus aliados, graças ao novo pó “matador de piolhos” do exército. Em um experimento em Nápoles, Itália, soldados americanos dedetizaram mais de um milhão de italianos com DDT, matando os piolhos que espalhavam tifo e salvando a cidade de uma epidemia devastadora. Foi uma estreia dramática.

O DDT rapidamente começou a fazer sua mágica na frente doméstica também. Nos meses que se seguiram, jornais informaram que em testes de aplicações nos Estados Unidos o pesticida estava matando mosquitos transmissores de malária em todo o sul e preservando vinhedos do Arizona, pomares da Virgínia Ocidental, campos de batata do Oregon, campos de milho de Illinois e laticínios de Iowa – e até mesmo um histórica carruagem de Massachusetts que estava com estofamento infestado de traças. Floresceu uma visão em tempo de paz para o DDT: havia uma descoberta em tempo de guerra que previniria doenças humanas e protegeria os ‘jardins da vitória’, plantações comerciais e o gado de infestações ao transformar escolas, restaurantes, hotéis e casas em lugares mais confortáveis ​​e livres de pragas para as pessoas e seus animais de estimação.

O DDT era um veneno, mas era seguro o suficiente para a guerra. Qualquer pessoa prejudicada pelo DDT seria uma vítima aceita pelo combate.

Em outubro de 1945, a National Geographic fez uma exibição sobre o “mundo do amanhã”, no qual foguetes transatlânticos acelerariam a entrega de correspondências, lojas venderiam alimentos congelados de terras exóticas, roupas revestidas de plástico à prova d’água e “tubos” eletrônicos e “olhos” faziam de tudo, desde arrumar roupas até pegar ladrões. A saúde e a medicina também seriam muito melhoradas graças às lâmpadas esterilizantes, à penicilina e, é claro, ao DDT. “Mas os cientistas estão avançando com cautela no uso do DDT, porque também mata muitos insetos benéficos ”, acrescentaram os autores. Em uma foto de ilustração – uma imagem que agora é icônica – um gerador de neblina montado em caminhão cobria uma praia de Nova York com DDT enquanto crianças pequenas brincavam nas proximidades. O pesticida havia interrompido uma epidemia de tifo em Nápoles, diz a legenda, mas “também tem uma desvantagem: mata muitos insetos benéficos e inofensivos, mas não mata todas as pragas de insetos”. Colheitas, flores e árvores dependentes de polinizadores poderiam morrer, assim como aves e peixes.

frascos com veneno DDT
Uma amostra de recipientes de DDT da coleção do Instituto de História da Ciência. (Fonte: Instituto de História da Ciência)

Em tempo de guerra, o DDT salvou vidas, e isso foi feito infligindo danos colaterais facilmente aceitos. Em tempos de paz, no entanto, os efeitos negativos do DDT em insetos benéficos, aves e peixes mereciam uma consideração renovada. A National Geographic meramente mencionou isso; outros eram mais diretos. Quando o Conselho de Produção de Guerra lançou o DDT para venda ao público, advertiu contra o “uso do mesmo para perturbar o equilíbrio da natureza” e acrescentou que, se aplicado às plantações, o DDT deixaria resíduos que também poderiam causar danos aos seres humanos.

Que tipo de dano? O problema era que ninguém realmente sabia. Testes no National Institutes of Health (NIH) e na Food and Drug Administration (FDA) mostraram que em animais de laboratório o DDT pode causar tremores, danos ao fígado e morte. Da variedade de animais testados em 1943 e 1944, os macacos pareciam mais resistentes aos efeitos do DDT, e os ratos menos. O DDT suspenso em óleo provou ser mais tóxico que o pó de DDT, e os líquidos em que o DDT foi dissolvido (como o querosene) muitas vezes pareciam mais tóxicos do que o próprio DDT. O que era preocupante, segundo o farmacologista do FDA, Herbert O. Calvery, era que a quantidade de DDT necessária para produzir sintomas de toxicidade não tinha uma correlação clara entre as espécies; em algumas espécies precisava de muito pouco, enquanto em outras era necessário mais. O problema foi ainda mais complicado pelo fato de que, quando pequenos animais ingeriam pequenas quantidades de DDT ao longo do tempo, desenvolviam sintomas de envenenamento normalmente associados a uma dose única e grande. Calvery concluiu que, embora fosse extremamente difícil dizer quanto DDT era seguro para os animais ou seres humanos ingerirem, o nível seguro “crônico” – ou contínuo – de exposição ao DDT “seria realmente muito baixo”.

As preocupações de Calvery apareceram no final de um longo relatório “restrito” sobre inseticidas emitido pelo Escritório de Pesquisa e Desenvolvimento Científico em 1944. Um boletim do Departamento de Guerra divulgado no mesmo mês alertou contra a pulverização de DDT em bovinos, aves e peixes e em águas que possam ser usadas para consumo humano. Também alertou os soldados contra a exposição ao óleo com infusão de DDT em sua pele ou poeira de DDT em seus pulmões, e os encorajou a não permitir que o pesticida “se misturasse” com os suprimentos de cozinha. Ao mesmo tempo, o inseticida de aerossol de todo recruta era substituído por DDT, e os soldados eram instruídos a borrifar ou pulverizar seus colchões e refeitórios, latrinas e quartéis, abrigos, enfermarias e até seus uniformes. As advertências e avisos anexados aos memorandos do exército sobre o DDT renderam algumas medidas de autoproteção: soldados encarregados do destacamento do DDT receberam o equipamento de proteção que Materi mais tarde viu na equipe que entrou em sua casa. O DDT era um veneno, mas era seguro o suficiente para a guerra. Qualquer pessoa prejudicada pelo DDT seria uma vítima aceita pelo combate.

Se o DDT era prejudicial aos seres humanos, os métodos pelos quais ele causava danos não eram mais claros na paz do que no combate. Apesar de tudo, com o passar do tempo, a segurança do DDT parecia ser sem precedentes. No outono de 1945, milhões de pessoas entraram em contato direto com o DDT – em Nápoles, no norte da África, no Pacífico, mesmo em todo o sudeste dos Estados Unidos, onde o produto químico era pulverizado em casas na tentativa de derrotar os últimos vestígios da malária. Ninguém apresentou efeitos negativos. Os poucos envenenamentos por DDT humanos pareciam ser casos isolados associados a ingestão maciça, como aquele entre um grupo de prisioneiros de guerra do povo Formosano famintos que confundiram o DDT com farinha e o usaram para assar pão. Nenhum morreu, embora aqueles que comeram mais pão sofreram danos neurológicos duradouros.

Mas esses casos causaram pouco alarme. O DDT foi lançado para venda pública no final de 1945, numa época em que os inseticidas eram comumente conhecidos como “venenos” (ou por profissionais como “venenos econômicos” por sua capacidade de preservar os lucros agrícolas). Inseticidas introduzidos na segunda metade do século XIX para a agricultura comercial frequentemente continham cobre, chumbo e arsênio, e na primeira metade do século 20 era bem conhecido que os resíduos de inseticidas em frutas e vegetais podiam intoxicar e até mesmo matar consumidores desafortunados. Essa reputação era regularmente reforçada por casos divulgados de envenenamento: mulheres de Illinois adoeciam com espargos que foram borrifados; uma garota de Montana envenenada por frutas pulverizadas; intoxicações em Los Angeles remontavam a resíduos excessivos de arsênio em repolho, pera, espinafre, brócolis e aipo. Houveram também os trágicos acidentes associados ao aumento da presença de venenos contra pragas na vida cotidiana, como a morte de 47 pacientes em um hospital de Oregon, onde veneno contra baratas foi confundido com leite em pó.

Rachel Carson usando um microscópio
A bióloga marinha e conservacionista Rachel Carson, ca. 1962. (Fonte: Biblioteca Rara de Livros e Manuscritos Beinecke, Universidade de Yale)

Em vez de se distanciarem dos sprays venenosos, no entanto, na Segunda Guerra Mundial, mais e mais consumidores americanos os levavam para casa comprando na loja da esquina. Enquanto os americanos plantavam as ‘hortas da vitória’ para cultivar seus próprios alimentos, acumulavam coleções tamanho família de venenos agrícolas, incluindo arseniato de chumbo, arseniato de cálcio, sulfato de nicotina, bicloreto de mercúrio e pó de Bordeaux, uma mistura de sulfato de cobre e cal. “Todo jardineiro com mais de um mês de experiência”, observou um escritor de revistas na primavera de 1945, agora tem “uma combinação de pós e soluções tão letais quanto um arsenal”.

Inseticidas, por definição, eram venenos, e os consumidores estavam acostumados a pensar neles como tal, apesar de sua crescente onipresença. O DDT apresentava assim um paradoxo inigualável. Parecia evitar muitas das desvantagens dos velhos inseticidas: insetos não precisavam comê-lo para morrer, mas simplesmente tinham que entrar em contato com ele; continuava matando por meses depois que foi aplicado; e matou uma variedade extraordinária de insetos em doses muito baixas, tudo sem causar nenhum dano detectável às pessoas. Mas para cada característica que o diferenciava dos inseticidas anteriores, ainda era uma substância destinada a matar. Então, como os consumidores receberiam garantias da segurança do DDT nos folhetos do governo, artigos de notícias e anúncios que cantavam suas maravilhas?

Uma resposta foi rejeitar tais alegações, como vários jornalistas e legisladores fizeram no primeiro ano do DDT no mercado consumidor. Quando o pesticida foi lançado pela primeira vez para venda, funcionários do estado em Missouri emitiram uma advertência formal contra ele, citando perigos desconhecidos para as plantas, animais e seres humanos. Minnesota proibiu sua venda, New Jersey a restringiu, e a Califórnia e Nova York emitiram decretos exigindo que produtos contendo DDT tivessem a caveira e os ossos cruzados, indicando ser um veneno perigoso. Esta última abordagem preocupou os funcionários do FDA e do NIH. Se as pessoas aprendessem com a experiência que o DDT poderia ser tratado com menos cautela do que venenos conhecidos como estricnina e bicloreto de mercúrio – o que certamente poderia – perderiam o respeito pela caveira e pelos ossos cruzados como um sinal de perigo.

Enquanto os estados se esforçavam para regular o DDT, os jornalistas lutavam para reconciliar advertências e promessas. “Não se engane com isso. O DDT em quantidade suficiente é um veneno ”, anunciou uma revista doméstica. Claro, matou baratas, mas “o DDT presumivelmente também poderia mandá-lo para a morte”, relatou outro. “DDT: Manuseie com cuidado”, anunciou outra publicação, que passou a dizer aos leitores que o DDT em quantidades substanciais “atacaria os centros nervosos e o fígado” e que pequenas quantidades consumidas com o tempo poderiam “se acumular no corpo em uma dose fatal.” Afinal, observou um escritor, isso é exatamente o que o consumo de chumbo e arsênio podem fazer. O DDT, “aquele núcleo de tempestade de prós e contras”, precisava ser tratado “tão respeitosamente quanto o arseniato de chumbo”, escreveu outro. A suposta segurança do DDT era uma das coisas mais empolgantes, mas era também uma das mais difíceis de acreditar.

Então, quando Dorothy Colson viu aviões pulverizando DDT sobre terras adjacentes à fazenda de sua família, foi fácil para ela conectar o pesticida aos problemas que de repente não diminuíam. Nos anos que se seguiram à guerra, Colson lançou uma investigação obstinada sobre o DDT, escrevendo para agências, fabricantes e organizações estaduais de todo o mundo. A literatura que ela acumulou sobre o pesticida indicou que ele pode ser prejudicial aos seres humanos, mas não ofereceu provas conclusivas de que era. E quanto mais especialistas ela questionava, mais ela era informada de que o DDT salvara acima de tudo incontáveis ​​vidas em todo o mundo, ao mesmo tempo em que nunca prejudicava uma pessoa.

demonstração de aplicação do DDT
Soldados do Exército dos EUA demonstrando equipamento de pulverização de DDT. A Organização Mundial de Saúde afirmava que o inseticida impediu a morte de 25 milhões de pessoas desde a Segunda Guerra Mundial. (Fonte: Centros de Controle e Prevenção de Doenças)

Mas a pesquisa de Colson revelou muitas evidências de que o DDT era prejudicial a outros seres vivos, especialmente as abelhas. Para ela isso era motivo suficiente para se preocupar. Como ela escreveu para um oficial de saúde do estado, “qualquer veneno forte o suficiente para matar ou prejudicar as abelhas é certamente forte o suficiente para afetar as pessoas”. Os efeitos do pesticida sobre as abelhas e outros insetos benéficos preocuparam os cientistas federais desde a introdução do DDT. Eles notaram desde o início (como a National Geographic relatou) que o DDT era mortal para as abelhas, borboletas, pequenos peixes e répteis e, em concentrações suficientemente altas, pássaros e pequenos mamíferos. A morte de polinizadores levaria a pomares infrutíferos e a campos de cultivo estéreis. Como um relatório do Serviço de Saúde Pública dos EUA observou, “existe um equilíbrio delicado na biota de cada ambiente, e é essencial determinar até que ponto o DDT perturba esse equilíbrio”. A Associação Americana de Entomologistas Econômicos concordou que o “uso em grande escala do DDT pode criar problemas que não existem atualmente”. Até mesmo a fabricante de DDT, Monsanto, alertou que “o perigo inerente ao uso indiscriminado do DDT como uma cura para todos é muito real”.

Essas preocupações de especialistas não eram segredo. Os jornais informaram que o novo produto químico era uma ameaça à natureza. (Produtos químicos agrícolas mais antigos, como o chumbo e o arsênico, geralmente só recebem espaço na imprensa quando envenenam pessoas.) O DDT matou insetos benéficos e teve o potencial de “eliminar patos e gansos”, “paralisar” ovelhas, “queimar” plantas e provocar explosões populacionais de algumas pragas, eliminando seus predadores naturais. No estado natal de Colson, o editor de temas agrícolas do [jornal] Atlanta Constitution e apresentador de programas de rádio, Channing Cope, escreveu sobre sua experiência em testar o DDT em sua propriedade.

As histórias que contamos repetidamente, como a do DDT, explicam como chegamos ao presente e apontam para um futuro esperado.

“O DDT vai matar as abelhas e isso significa que vai matar o trevo, o que significa também que vai matar o nosso gado”, avisou. “Isso destruirá as plantações de frutas que dependem das abelhas para a polinização! Ele matará a maioria das flores pela mesma razão e acabará com muitos de nossos legumes ”. Ele concluiu, ameaçadoramente, que o DDT “tem o poder de nos arruinar”.

Mas Cope tinha outras observações para compartilhar também. O pesticida havia eliminado os insetos que importunavam suas mulas, vacas leiteiras, cães escocêses, gato e porco; e parecia impedir que os insetos entrassem por rachaduras e fendas em suas janelas e paredes. Embora sua desvantagem fosse inegável, ele escreveu que o DDT também era uma “ótima ferramenta para nossa melhoria”.

A ambivalência de Cope capturou a da nação como um todo. Apesar de sua apreensão, os americanos estavam enamorados com as maneiras pelas quais o DDT prometia melhorar a vida na fazenda e em casa. Não sendo molestado por insetos, o gado leiteiro produziu mais leite e novilhos produziram mais carne. Baratas desapareciam dos armários, formigas do açúcar, percevejos de colchões e traças de tapetes. Até mesmo as moscas suspeitas de portar pólio pareciam levar a doença com elas enquanto desapareciam. As vendas de DDT continuaram a subir, mesmo quando os Colsons e os Copes se esforçavam para entender os danos causados ​​pelos produtos químicos. E assim a nação avançou, ainda ambivalente: a produção de DDT aumentou dez vezes para mais de 45 milhões de quilogramas no início da década de 1950 (a grande maioria usada na agricultura).

Mas os medos não desapareceram. Na primavera de 1949, as manchetes em todo o país levaram a notícia de que o DDT havia entrado no mercado de laticínios do país e que o “veneno lento e insidioso” estava se acumulando em corpos humanos. No ano seguinte, e pelo resto da década de 1950, o DDT se tornou um foco de audiências no Congresso sobre a segurança do suprimento de alimentos. O cientista do FDA, Arnold J. Lehman, testemunhou que pequenas quantidades de DDT estavam sendo armazenadas na gordura humana e se acumulando ao longo do tempo e que, ao contrário dos venenos mais antigos, ninguém sabia quais seriam as consequências. O médico Morton Biskind compartilhou sua preocupação de que o DDT estivesse por trás de uma nova epidemia, o chamado vírus X (uma epidemia posteriormente atribuída ao naftaleno clorado, um produto químico usado em lubrificantes para máquinas agrícolas). Fazendeiros que se abstinham de pesticidas, como Louis Bromfield, testemunharam que simplesmente não conseguiam atender à demanda de safras sem pulverização da Heinz, Campbell, A & P e outras empresas – todas elas próprias tentando atender às demandas dos consumidores preocupados com pesticidas em geral e, especificamente, o onipresente e bem divulgado DDT.

No momento em que Rachel Carson detalhou o dano do DDT a falcões, salmões, águias e outras formas de vida selvagem em Silent Spring, um bom número de americanos exigiu mais informações sobre os efeitos nocivos do inseticida durante quase duas décadas. E até hoje não é assim que falamos sobre o passado do DDT. Em vez disso, contamos a história de uma substância química cujos poderes eram tão inspiradores que ninguém pensou em suas desvantagens – pelo menos não até serem reveladas por um cientista renegado. É uma narrativa que deu aos americanos um herói para o final do século XX, uma cientista e escritora inteligente e corajosa o suficiente para enfrentar o establishment e vencer. É uma história sobre o poder dos movimentos sociais para refazer a sociedade para melhor. E é uma história de uma nação reformada, capaz de deixar de lado a arrogância da razão.

zika no brasil
Infecções por zika em mulheres grávidas podem resultar em seus filhos nascerem com defeitos congênitos, incluindo cabeças anormalmente pequenas, como visto nesta criança brasileira. A disseminação do Zika reacendeu o debate sobre se o DDT deveria voltar a ser usado. (Fonte: Associated Press)

Como sociedade, usamos narrativas para organizar nosso passado compartilhado em um começo, meio e fim. As histórias que contamos repetidamente, como a do DDT, explicam como chegamos ao presente e apontam para um futuro esperado. O DDT foi proibido nos Estados Unidos em 1972, um desenvolvimento amplamente creditado a Carson e ao movimento ambientalista que ela ajudou a inspirar. Mas em relatórios recentes sobre o Zika – e em debates menos recentes sobre a malária em países em desenvolvimento – um novo final para a história do DDT tomou forma. Nesta versão dos eventos, existe uma maneira responsável de usar o pesticida e uma potencial necessidade dele quando se trata de controlar as doenças mais intratáveis ​​transmitidas por insetos. Nesta versão, nossa implantação considerada do DDT nunca repetiria os erros do passado, especialmente o uso excessivo do pesticida na agricultura. Neste novo final, os especialistas de hoje são mais esclarecidos do que seus correspondentes históricos; sua especialidade decorre, em parte, da aprendizagem de erros do passado e, com essa sabedoria, eles determinam os limites apropriados no uso de tecnologias poderosas.

Talvez. Não posso prever o futuro, mas posso dizer que essas narrativas competitivas sobre o DDT ilustram um problema do passado: quando nós, como coletivo, lembramos nossa história compartilhada, selecionamos e escolhemos o que aconteceu para construir nossas grandes narrativas de nação e identidade. Ao fazê-lo, descartamos as peças que não se encaixam e chegamos a acreditar que existe apenas um único passado verdadeiro. Se essa maneira de contar histórias é uma inevitabilidade humana, então talvez devêssemos aprender a reconhecer as formas pelas quais a memória seletiva molda muitas das narrativas que nos dizem quem nós pensamos que somos.

Texto escrito por Elena Conis.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do original ‘Beyond Silent Spring: An Alternate History of DDT’ com autorização oficial dos detentores dos direitos. Revisado por: Kelly Vargas.

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Feito pelo homem: uma história da vida sintética

origem da vida e a química
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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