Equipe de pesquisa descobre novo mecanismo de controle no sistema imunológico inato

Por Lisbeth Heilesen, Universidade Aarhus | MedicalXpress

Pesquisadores da Universidade de Aarhus descobriram que o ITIH4 inibe as proteases do sistema imunológico inato por meio de um mecanismo desconhecido. Crédito: Rasmus Kjeldsen Jensen.

Embora a proteína ITIH4 seja encontrada em grandes quantidades no sangue, sua função ainda é desconhecida. Ao combinar muitas técnicas diferentes, os pesquisadores da Universidade de Aarhus descobriram que o ITIH4 inibe as proteases do sistema imunológico inato por meio de um mecanismo desconhecido. Os resultados da pesquisa acabam de ser publicados na prestigiosa revista científica Science Advances.

Proteases são enzimas que clivam outras proteínas. Na maioria das vezes, as proteases ocorrem em redes em cascata, onde um determinado evento desencadeia uma reação em cadeia na qual várias proteases se clivam e, assim, se ativam umas às outras. A mais conhecida é provavelmente a cascata de coagulação, que causa a coagulação do nosso sangue quando um vaso é perfurado.

Mas uma rede semelhante de proteases chamada sistema complemento é encontrada em nosso sangue e tecidos. A ativação do sistema complemento leva à eliminação de organismos causadores de doenças, células cancerosas e nossas próprias células mortas. Para evitar que o sistema complemento ataque nossas células saudáveis, ele é mantido sob estrito controle por proteínas que inativam as proteases após um curto período de tempo; essas proteínas de controle são chamadas de inibidores de protease.

No Departamento de Biomedicina da Universidade de Aarhus, o Professor Steffen Thiel e Ph.D. e o estudante Rasmus Pihl queriam investigar com quais outras proteínas em nosso sangue as chamadas proteases MASP da cascata do complemento interagem. Com a ajuda do grupo de espectrometria de massa do Departamento de Biologia Molecular e Genética da Universidade de Aarhus, liderado pelo professor Jan J. Enghild, eles descobriram, para sua surpresa, que duas proteases MASP formaram um forte complexo com a proteína ITIH4.

ITIH4 forma um complexo com as enzimas MASP-1 e MASP-2

“Fiquei muito surpreso quando vi os primeiros dados de nossos parceiros, mostrando que o ITIH4 poderia formar um complexo com as enzimas MASP-1 e MASP-2. Na Biomedicina, estudamos essas duas proteases há 25 anos, e o ITIH4 simplesmente nunca apareceu no radar. Mas fazia sentido, já que proteínas semelhantes ao ITIH4 agem como inibidores de outras proteases “, diz Rasmus Pihl.

Rasmus e Steffen começaram agora um estudo sistemático de como o ITIH4 afeta o MASP-1 e o MASP-2.

Descobriu-se que quando ITIH4 formou um complexo com as enzimas MASP-1 e MASP-2, estas ainda podiam clivar proteínas pequenas, enquanto proteínas grandes não podiam ser clivadas quando ITIH4 inibia MASP-1 e MASP-2.

Seus colegas Jan J. Enghild e Gregers R. Andersen, do Departamento de Biologia Molecular e Genética, quase caíram da cadeira quando souberam de sua descoberta.

Desde a década de 1980, pesquisadores do departamento caracterizam outro inibidor de protease chamado A2M exatamente com essa propriedade. Será que seus colegas da Biomedicina descobriram agora que o ITIH4 funciona de maneira semelhante ao A2M?

Para caracterizar em detalhes como ITIH4 inibe as proteases MASP, Rasmus Pihl isolou ITIH4 livre e ITIH4 ligado à protease MASP-1. Com o uso de espalhamento de pequeno ângulo de raios-X e microscopia eletrônica, essas amostras foram estudadas pelo pós-doutorado Rasmus Kjeldsen Jensen e pelo professor Gregers Rom Andersen da Molecular Biology and Genetics. Eles mostraram que o ITIH4 entra em contato com a protease MASP-1 por meio do chamado domínio de von Willebrand, que combinou perfeitamente com os resultados do Departamento de Biomedicina. Este é um mecanismo completamente novo para inibir proteases e totalmente diferente da maneira como o A2M inibe as proteases.

“Há muito pouco conhecimento sobre o ITIH4, mas sabe-se que, em várias condições patológicas, a proteína pode ser clivada. Nossos resultados mostram que essa clivagem é absolutamente necessária para a forma como o ITIH4 pode funcionar como um inibidor de enzima“, explica o professor Steffen Thiel.

Gregers Rom Andersen explica: “Usando a microscopia crioeletrônica, agora tentamos entender em detalhes como o ITIH4 inibe o MASP-1 e o MASP-2 por meio desse novo mecanismo de inibição. Já sabemos que quando o ITIH4 é clivado, ele forma um complexo com MASP-1 e outra molécula ITIH4. Estamos muito animados para ver como isso acontece.“

“A certa altura, Winston Churchill expressou: “Os homens ocasionalmente tropeçam na verdade, mas a maioria deles se levanta e sai correndo como se nada tivesse acontecido”. Como pesquisador, é absolutamente necessário manter a curiosidade. É profundamente fascinante trabalhar com proteínas e mecanismos completamente novos e não descritos. Isso também significa que não sabemos onde terminamos em termos de descrição se o ITIH4 tem uma importância em relação a situações clínicas“, diz Steffen Thiel.

Os novos resultados levaram a uma bolsa da Fundação Novo Nordisk para continuar a colaboração entre os dois departamentos.

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Mais informações: Rasmus Pihl et al, ITIH4 acts as a protease inhibitor by a novel inhibitory mechanism, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.aba7381

Jornal informativo: Science Advances

Bioinspirado: como as lagostas podem ajudar a fazer concreto impresso em 3-D mais resistente

Pela RMIT University | TechXplore

 

 

Betão 3D impresso em padrões inspirados na estrutura interna das cascas de lagosta. Crédito: RMIT University

Uma nova pesquisa mostra que os padrões inspirados em cascas de lagosta podem tornar o concreto impresso em 3-D mais forte, para suportar estruturas arquitetônicas mais complexas e criativas.

As tecnologias de manufatura digital, como impressão em concreto 3D (3DCP), têm um potencial imenso para economizar tempo, esforço e material na construção.

Elas também prometem ultrapassar os limites da inovação arquitetônica, mas os desafios técnicos permanecem na fabricação de concreto impresso em 3-D forte o suficiente para uso em estruturas de forma mais livre.

Em um novo estudo experimental, pesquisadores da Universidade RMIT analisaram a força natural das cascas de lagosta para projetar padrões especiais de impressão 3-D.

Seus padrões espirais de bioimulação melhoraram a durabilidade geral do concreto impresso em 3-D, além de permitir que a resistência fosse direcionada com precisão para o suporte estrutural onde necessário.

Quando a equipe combinou os padrões de torção com uma mistura de concreto especializada aprimorada com fibras de aço, o material resultante era mais forte do que o concreto tradicional.

O pesquisador principal, Dr. Jonathan Tran, disse que a impressão 3-D e a manufatura aditiva abriram oportunidades na construção para aumentar a eficiência e a criatividade.

“A tecnologia de impressão em concreto 3-D tem potencial real para revolucionar a indústria da construção e nosso objetivo é trazer essa transformação para mais perto“, disse Tran, um palestrante sênior em materiais estruturados e design na RMIT.

“Nosso estudo explora como os diferentes padrões de impressão afetam a integridade estrutural do concreto impresso em 3-D e, pela primeira vez, revela os benefícios de uma abordagem bioinspirada em 3DCP.“

“(*)Sabemos que materiais naturais como exoesqueletos de lagosta podem ter evoluído para estruturas de alto desempenho ao longo de milhões de anos, portanto, imitando suas principais vantagens, podemos seguir onde a natureza já inovou.”

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Uma nova pesquisa mostra que os padrões inspirados em cascas de lagosta podem tornar o concreto impresso em 3D mais forte, para suportar estruturas arquitetônicas mais complexas e criativas. Crédito: RMIT University

 

Uma nova pesquisa mostra que os padrões inspirados em cascas de lagosta podem tornar o concreto impresso em 3D mais forte, para suportar estruturas arquitetônicas mais complexas e criativas. Crédito: RMIT University

Impressão 3-D para construção

A automação da construção de concreto é definida para transformar a maneira como construímos, com a construção sendo a próxima fronteira na revolução da automação e baseada em dados conhecida como indústria 4.0.

Uma impressora de concreto 3-D constrói casas ou faz componentes estruturais depositando o material camada por camada, ao contrário da abordagem tradicional de fundir concreto em um molde.

Com a tecnologia mais recente, uma casa pode ser impressa em 3-D em apenas 24 horas por cerca de metade do custo, enquanto a construção da primeira comunidade impressa em 3-D do mundo começou em 2019 no México.

A indústria emergente já está apoiando a inovação arquitetônica e de engenharia, como um prédio de escritórios impresso em 3-D em Dubai, uma ponte de concreto que imita a natureza em Madri e o “edifício europeu” em forma de vela na Holanda.

A equipe de pesquisa da Escola de Engenharia da RMIT se concentra na impressão 3-D de concreto, explorando maneiras de aprimorar o produto acabado por meio de diferentes combinações de design de padrão de impressão, escolhas de materiais, modelagem, otimização de design e opções de reforço.

Padrões para impressão

O padrão mais convencional usado na impressão 3-D é unidirecional, onde as camadas são colocadas umas sobre as outras em linhas paralelas.

O novo estudo publicado em uma edição especial da 3-D Printing and Additive Manufacturing investigou o efeito de diferentes padrões de impressão na resistência do concreto reforçado com fibra de aço.

Uma pesquisa anterior da equipe RMIT descobriu que incluir 1-2% de fibras de aço na mistura de concreto reduz os defeitos e a porosidade, aumentando a resistência. As fibras também ajudam o concreto a endurecer precocemente sem deformação, permitindo a construção de estruturas mais altas.

A equipe testou o impacto da impressão do concreto em padrões helicoidais (inspirados na estrutura interna das cascas de lagosta), cross-ply e quase-isotropic (semelhantes aos usados para estruturas compostas laminadas e compostas depositadas camada por camada) e padrões unidirecionais padrão.

A força natural da casca da lagosta inspirou a equipe de pesquisa. Crédito: Florian Elias Rieser, licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International

Apoiando estruturas complexas

Os resultados mostraram na resistência de cada um dos padrões, em comparação com a impressão unidirecional, mas Tran disse que os padrões em espiral são os mais promissores para suportar estruturas complexas de concreto impresso em 3-D.

“Como as cascas das lagostas são naturalmente fortes e curvas, sabemos que isso pode nos ajudar a fornecer formas de concreto mais fortes, como arcos e estruturas fluidas ou retorcidas“, disse ele.

“Este trabalho está em estágios iniciais, então precisamos de mais pesquisas para testar o desempenho do concreto em uma ampla gama de parâmetros, mas nossos resultados experimentais iniciais mostram que estamos no caminho certo.”

Estudos adicionais serão apoiados por uma nova impressora 3D de concreto móvel em grande escala recentemente adquirida pela RMIT – tornando-a a primeira instituição de pesquisa no hemisfério sul a comissionar uma máquina desse tipo.

A impressora robótica 5 × 5m será usada pela equipe para pesquisar a impressão 3-D de casas, edifícios e grandes componentes estruturais.

A equipe também usará a máquina para explorar o potencial da impressão 3-D com concreto feito com materiais residuais reciclados, como agregado de plástico macio.

O trabalho está conectado a um novo projeto com os parceiros da indústria Replas e SR Engineering, com foco em paredes de amortecimento de som feitas de plástico macio reciclado pós-consumo e concreto, que foi recentemente financiado com uma concessão de conexões de inovação do governo australiano.

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[Enfase adicionada. (*)Aqui o(s) autor(es) simplismente assumem que estruturas de alto desempenho evoluem, e claro, podemos excluir teleologia aqui, embora usem quando afirmam que tal organismo evoluiu para isso, para aquilo. E claro, você pode ignorar por completo que todos os organismos estão completamente sujeitos a informação biológica e seus processos intrincados de replicação e manutenção.]

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Mais informações: Luong Pham et al, Influences of Printing Pattern on Mechanical Performance of Three-Dimensional-Printed Fiber-Reinforced Concrete, 3D Printing and Additive Manufacturing (2021). DOI: 10.1089/3dp.2020.0172

Fornecido pela Universidade RMIT

Como os materialistas confiam no design inteligente

Por Evolution News @DiscoveryCSC

13 de janeiro de 2021, 6h35

O design inteligente é a teoria científica lógica, demonstrável, intuitiva, rigorosa, defensável, quantificável e inegável que os evolucionistas odeiam. Seus princípios são amplamente utilizados em arqueologia, criptologia, informática, biomimética, engenharia, ciência forense, otimização, cosmologia e filosofia, portanto, não é uma teoria religiosa. É um estudo científico acessível a qualquer pessoa, independentemente da cosmovisão. Na verdade, a maioria das pessoas usa todos os dias: isso é uma pedra ou um inseto? Havia alguém nesta sala antes de eu entrar? Isso é uma rachadura de lama ou um pedaço de cerâmica? É uma pilha acidental de pedras ou um marcador de trilha? Existe uma mensagem oculta nesta seqüência de letras? O design inteligente é a resposta mais natural para explicar objetos complexos, e tem sido assim ao longo da história. Muitos usaram a inferência de design descuidadamente, mas os cientistas do DI a tornaram tão matematicamente e filosoficamente rigorosa quanto qualquer teoria científica. Eles também a distinguiram da teologia natural, desconectando-a das conclusões religiosas. A prova está em sua ampla aplicação.

Então, por que os materialistas odeiam tanto? Basta ler Evolution News e Free Science para histórias verdadeiras de perseguição de pessoas cujo único crime foi usar ou ensinar a teoria do DI. Alguns sofreram por até mesmo expressar dúvidas sobre a adequação da evolução darwiniana. As razões para a animosidade são muitas; elas são discutidas em detalhes nesses sites. Uma coisa muito estranha acontece, porém, entre essas mesmas pessoas. Eles prontamente usam a teoria do DI quando ela atende aos seus propósitos, e ninguém na comunidade científica se queixa. Dê uma olhada.

Inferência de Design Cosmológico

No Live Science, Rafi Letzter pergunta “O criador do universo escondeu uma mensagem no cosmos?“ Que pergunta para um site de notícias científicas! Criação? Mensagem? Para ter certeza, ele deu uma resposta negativa (ele conclui, “Se sim, os cientistas ainda não descobriram”).

Mas para que não pareça que esta é apenas mais uma refutação do DI, o artigo implica que uma investigação sobre uma possível mensagem é válida. Letzter fala sobre Michael Lippke, um cientista que trabalha em um observatório na Alemanha. Lippke não olhou para o DNA ou parâmetros afinados da física para sua mensagem; em vez disso, ele raciocinou que poderia ser possível detectar um sinal inteligente na radiação cósmica de fundo (CMB). Ele escreveu sobre isso em uma pré-impressão no site de física / cosmologia arXiv. Isso chamou a atenção do astrônomo de Harvard Avi Loeb. Loeb descartou a questão como charlatanismo ou pseudociência? Não; ele pensou que o CMB seria um bom lugar para procurar se um criador estivesse de fato tentando enviar um sinal de “Olá, mundo” para seres inteligentes.

“Pode haver diferentes mídias nas quais você codificará a mensagem”, disse Loeb. O CMB é uma boa opção porque fomos capazes de detectá-lo desde o primeiro bom estudo de microondas do céu em 1964, ao contrário de, digamos, ondas gravitacionais, que exigem mais equipamentos técnicos e só detectamos em fevereiro de 2016. “Tudo depende do nível de inteligência que você deseja abordar. É quase como escrever seções diferentes de um jornal para públicos diferentes.” [Enfase adicionada.]

A questão não é se a hipótese de Lippke tinha mérito, mas se a inferência do design é uma forma científica válida de eliminar o acaso ou a lei para perceber um sinal. Mesmo a resposta negativa, neste caso, não anulou a validade de buscar design com equipamentos e métodos científicos para estudar uma questão científica.

Pesquisa por inteligência extraterrestre

Muitos na comunidade do DI notaram a ironia dos materialistas científicos resistindo à teoria do design inteligente com uma mão e usando-a em seu próprio trabalho com a outra. Michael Garrett ficou feliz em ajudar a gastar alguns dos US $ 100 milhões do bilionário russo Yuri Milner no mais recente projeto SETI, Breakthrough Listen. “SETI: novo sinal excita caçadores de alienígenas”, diz a manchete de Garrett em The Conversation: “Veja como podemos descobrir se é real.” Sim, de fato; existe um método. É chamado de filtro de design.

A equipe ficou animada quando um sinal inesperado apareceu na direção de Proxima Centauri no ano passado. Eles até deram um nome: BLC-1.

O sinal era de “banda estreita”, o que significa que ocupava apenas uma pequena faixa de frequências de rádio. E mudou de frequência de uma maneira que você esperaria se viesse de um planeta em movimento. Essas características são exatamente os tipos de atributos que os cientistas do SETI têm procurado desde que o astrônomo Frank Drake deu início à iniciativa pioneira há cerca de 60 anos.

Para descobrir se isso veio de uma mente, não de uma causa natural, o que eles teriam que fazer? Por que, basta aplicar o filtro de design: descartar chance; descartar a lei natural; determinar se há um padrão especificado.

Busca por civilizações mortas

No mês passado, Rafi Letzter também investigou uma questão ainda mais especulativa: se poderíamos detectar inteligências passadas no espaço. Desta vez, na Live Science, ele mencionou três físicos do Caltech que usaram o raciocínio do design para descobrir não apenas o que os alienígenas estariam pensando, mas como suas naturezas inteligentes provavelmente levariam à sua extinção. Como alguém saberia? Obtenha evidências científicas e aplique a teoria do DI.

Este novo artigo, de autoria de três físicos do Caltech e um estudante do ensino médio, é muito mais prático. Diz onde e quando é mais provável que ocorra a vida na Via Láctea e identifica o fator mais importante que afeta sua prevalência: a tendência das criaturas inteligentes à auto-aniquilação .

Suas ideias foram publicadas no arXiv no mês passado com tabelas, gráficos e equações e todos os equipamentos científicos, incluindo estimativas de probabilidade. É estranho que os leitores de um site de notícias científicas e de um site de pré-impressão científica considerem esse raciocínio e abordagem perfeitamente apropriados, enquanto seus colegas acadêmicos estão trabalhando tanto para eliminar o DI de escolas, livros e bibliotecas.

Os autores analisaram uma série de fatores que presumivelmente influenciam o desenvolvimento da vida inteligente, como a prevalência de estrelas semelhantes ao Sol que abrigam planetas semelhantes à Terra; a frequência de supernovas mortais com explosão de radiação; a probabilidade e o tempo necessário para a vida inteligente evoluir se as condições forem adequadas; e a possível tendência das civilizações avançadas de se autodestruir .

Possíveis argumentos de retorno

Esses cientistas podem argumentar que definitivamente não estão endossando a teoria do design inteligente. Eles podem replicar: “Acreditamos que nossa inteligência evoluiu naturalmente, por isso é apropriado comparar as circunstâncias que levaram à evolução da inteligência humana com as circunstâncias que podem ter levado à inteligência extraterrestre. Não estamos dizendo que Deus fez como vocês, então não temos nada a ver com a comunidade DI.” Isso é um invalidador para o argumento de que eles estão usando o design inteligente?

É uma descaracterização comum do DI, é claro; o filtro de design aceita qualquer causa inteligente, não necessariamente Deus. Mas, inicialmente, observe que eles devem concordar que a inteligência é uma coisa muito diferente da biofísica. É tão diferente que pode ser reconhecido claramente em todo o universo. Um sinal inteligente é aniológico; é uma mensagem produzida pelo pensamento. As mensagens podem ser transmitidas de organismos biológicos por meio de conduítes naturais, mas não resultam de processos não guiados, como a seleção natural. Eles têm um propósito.

O canto dos pássaros tem um propósito, é verdade; eles sinalizam chamados ou perigos de acasalamento, mas esses e outros sinais, como as canções da baleia-jubarte, são considerados instintivos, não inteligentes no sentido de emanar de previsão e planejamento (embora alguns possam debater esse ponto). Só os humanos fazem mensagens intencionalmente para fins gratuitos com dispositivos que construíram fora de seus corpos, sejam megafones ou lasers. Que animal constrói radiotelescópios para enviar mensagens através do espaço sem nenhuma razão biológica além da curiosidade mental? A seleção natural não dá a mínima para isso. Os cientistas do SETI antecipam algo diferente em espécie, além da biologia, de inteligências extraterrestres. Eles esperam se comunicar sobre o significado das coisas. Essas comunicações são sobre conceitos, não sinais instintivos relacionados com o acasalamento e a sobrevivência.

Implorando a Pergunta

Para os cientistas do SETI negarem a cumplicidade com o design inteligente, eles teriam que argumentar que os pensamentos no reino conceitual são coisas biológicas que evoluíram por seleção natural. Os evolucionistas (incluindo a maioria na comunidade SETI) adoram exagerar sobre a consciência humana emergindo da névoa conceitual à medida que nossos cérebros aumentaram de tamanho e descemos das árvores para fazer fogo e caçar carne. Para eles, a consciência era apenas o próximo estágio da evolução. Se os pensamentos conscientes e deliberados não diferem de modo algum de uma unha, desejo-lhes muitas felicidades; tal conclusão arrasta seus próprios pensamentos para o buraco negro da falta de sentido atrás deles. Em que seus pensamentos estavam emergindo, senão em um reino preexistente de verdade conceitual? CS Lewis brincou,

Os naturalistas estão empenhados em pensar sobre a natureza. Eles não prestaram atenção ao fato de que estavam pensando. No momento em que se atende a isso, é óbvio que o próprio pensamento não pode ser meramente um evento natural e que, portanto, algo diferente da Natureza existe.

Os pensamentos são exatamente as coisas em questão na busca para descobrir sinais e mensagens. Os materialistas estão implorando pela questão quando supõem que a seleção natural poderia dar origem ao pensamento consciente em primeiro lugar. Pensamentos sobre conceitos como design inteligente ou evolução não podem emergir do cérebro material sem destruir os próprios pensamentos. Eles só podem surgir no cérebro de um reino conceitual que não está evoluindo, porque os pensamentos tentam determinar o que é verdade. A compreensão humana da verdade pode aumentar, mas a própria verdade não pode evoluir sem se destruir. Caso contrário, o que é verdadeiro hoje será falso amanhã. Lewis explica,

Uma teoria que explicasse tudo o mais em todo o universo, mas que tornasse impossível acreditar que nosso pensamento fosse válido, estaria totalmente fora do tribunal. Pois essa própria teoria teria sido alcançada pelo pensamento e, se pensar não fosse válido, essa teoria seria, é claro, demolida. Teria destruído suas próprias credenciais. Seria um argumento que provaria que nenhum argumento era válido – uma prova de que não existem provas.

A menos que cientistas de uma linha materialista desejem ver seus pensamentos implodirem, portanto, eles precisam afirmar que a teoria do DI é legítima, porque toda busca humana pela verdade e compreensão está condicionada à validade do pensamento não evolutivo, lógico e honesto.

Como o relógio circadiano regula os genes do fígado no tempo e no espaço

Pela Ecole Polytechnique Federale de Lausanne | MedicalXpress

Crédito CC0: domínio público

Nada na biologia é estático. Os processos biológicos flutuam com o tempo e, se quisermos reunir uma imagem precisa das células, tecidos, órgãos etc., devemos levar em consideração seus padrões temporais. Na verdade, esse esforço deu origem a todo um campo de estudo conhecido como “cronobiologia“.

O fígado é um excelente exemplo. Tudo o que comemos ou bebemos é eventualmente processado lá para separar os nutrientes dos resíduos e regular o equilíbrio metabólico do corpo. Na verdade, o fígado como um todo é amplamente regulado pelo tempo, e esse padrão é orquestrado pelo chamado relógio circadiano, o metrônomo interno do nosso corpo, bem como por sinais bioquímicos e ritmos alimentares.

Mas o fígado está realmente dividido em pequenas unidades repetitivas chamadas lóbulos, nas quais zonas distintas desempenham funções diferentes. Essa intrincada organização espacial é conhecida como ‘zoneamento do fígado‘. Por exemplo, a quebra de açúcares durante a digestão ocorre preferencialmente em um lado do lóbulo, a chamada zona central, enquanto a produção de glicose enquanto descansamos de estoques como gordura, ocorre no outro lado do fígado, no lado do portal.

Até agora, o zoneamento do fígado foi estudado apenas estaticamente, observando o que cada zona faz independentemente do tempo e vice-versa. E dada a importância do fígado na fisiologia dos mamíferos, as duas abordagens de pesquisa devem unir esforços para entender como os programas temporais e espaciais do fígado interagem.

Em um estudo inédito, cientistas da EPFL e do Weizmann Institute of Science, liderados pelos professores Felix Naef da Escola de Ciências da Vida da EPFL e Shalev Itzkovitz do Weizmann, foram capazes de monitorar as mudanças espaciais da expressão gênica nos lóbulos do fígado em relação para o relógio circadiano. O estudo dessa ligação é o foco da pesquisa de Naef, que já havia descoberto conexões entre o relógio circadiano e as proteínas do fígado, nossos ciclos celulares e até mesmo a estrutura 3-D da cromatina, o DNA compactado no núcleo da célula.

Explorando a capacidade de analisar o tecido do fígado em cada célula individual, os pesquisadores estudaram aproximadamente 5.000 genes nas células do fígado em vários pontos de tempo ao longo do dia de 24 horas. Eles então classificaram estatisticamente os padrões de espaço-tempo que descobriram com um modelo que pode capturar variações espaciais e temporais nos níveis de RNA mensageiro (mRNA), um marcador de expressão gênica.

O estudo revelou que muitos dos genes do fígado parecem ser zoneados e rítmicos, o que significa que são regulados por sua localização no fígado e pela hora do dia. Esses genes duplamente regulados estão principalmente ligados a funções-chave do fígado, por exemplo, o metabolismo de lipídios, carboidratos e aminoácidos, mas também incluem alguns genes que nunca foram associados ao metabolismo, por exemplo, genes relacionados a proteínas chaperonas, que ajudam outras biomoléculas mudam sua estrutura 3-D ou mesmo se montam e desmontam.

“O trabalho revela uma riqueza da dinâmica da expressão gênica do espaço-tempo do fígado e mostra como a compartimentação da função hepática no espaço e no tempo é a marca registrada da atividade metabólica no fígado dos mamíferos“, disse Felix Naef.

O estudo foi publicado na Nature Metabolism.

[Ênfase adicionada]

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Mais informações: Space-time logic of liver gene expression at sub-lobular scale, Nature Metabolism (2021). DOI: 10.1038/s42255-020-00323-1 , www.nature.com/articles/s42255-020-00323-1

Diário informativo: Nature Metabolism

Torpor: um truque de sobrevivência elegante, antes considerado raro em animais australianos, está na verdade amplamente difundido

Por Chris Wacker, The Conversation | PhysOrg

Crédito: Shutterstock

A vida é difícil para pequenos animais na selva, mas eles têm muitas soluções para os desafios do meio ambiente. Uma das estratégias mais fascinantes é o torpor. Não, para ser confundido com sono ou letargia de domingo à tarde, o torpor é uma resposta complexa ao custo de vida.

Para entrar em torpor, o animal diminui seu metabolismo, reduzindo suas necessidades de energia. Um animal entorpecido muitas vezes fica enrolado em uma bola apertada em seu ninho e parece que está dormindo.

Antes pensava-se que ocorria apenas em pássaros e mamíferos no hemisfério norte, onde os invernos são mais pronunciados, agora sabemos que o torpor está disseminado em pequenos mamíferos australianos e também foi observado em muitas espécies de pequenos pássaros australianos.

Mestres do metabolismo

Aves e mamíferos são endotérmicos e podem manter uma temperatura corporal elevada e constante, independente da temperatura ambiente, graças ao seu alto índice metabólico. Isso permite que eles estejam ativos em uma ampla variedade de ambientes.

A desvantagem? Essa alta taxa metabólica requer muitos alimentos para abastecê-la. Ao reduzir o metabolismo de forma muito controlada e entrar em torpor, um animal pode viver com menos energia.

Com uma taxa metabólica mais baixa, a temperatura corporal do animal diminui – às vezes em até 30 ° C. O quão baixo ele vai pode depender da extensão da redução metabólica e da temperatura do ambiente imediato do animal. A temperatura corporal reduzida diminui ainda mais a taxa metabólica.

Equidnas usam torpor para economizar energia. Crédito: Shutterstock

Diminuindo a velocidade para sobreviver

O torpor é uma estratégia de sobrevivência extremamente eficaz para pequenos endotérmicos. Por exemplo, pequenos mamíferos foram observados usando torpor após incêndios florestais.

Veja o antechinus marrom, por exemplo. Quando outros animais fogem, esse marsupial de 30g se esconde em refúgios, espera o fogo e usa o torpor para lidar com a redução da disponibilidade de alimentos até que a vegetação local e as populações de invertebrados se recuperem.

Muitos morcegos e marsupiais prenhes e lactantes, e até mesmo a equidna, sincronizam o torpor com a reprodução para fazer frente aos custos energéticos do acasalamento, gestação ou lactação.

Existem dois tipos principais de torpor: torpor diário e hibernação.

Torpor diário

Animais que usam torpor diariamente podem fazê-lo por aproximadamente 3-6 horas por dia, conforme necessário.

O torpor diário é comum, mas não exclusivo para endotérmicos que vivem em áreas áridas, como o dunnart-de-cauda-gorda. Esta espécie é um marsupial carnívoro e tem uma dieta de insetos e outros invertebrados, que podem ser escassos no inverno.

Pesando aproximadamente 12 gramas quando adulto, o dunnart-de-cauda-gorda pode precisar comer seu peso corporal em alimentos todos os dias. Quando é difícil encontrar comida suficiente, usa o torpor; forrageando no início da noite e entrando em torpor no início da manhã. Os dunnarts-de-cauda-gorda reduzem sua taxa metabólica e, subsequentemente, sua temperatura corporal, de 35 ° C para aproximadamente 15 ° C, ou a temperatura de seu ninho subterrâneo.

O antechinus marrom usa torpor para lidar com a disponibilidade reduzida de alimentos após o incêndio florestal. Crédito: Shutterstock

Hibernação

Animais que hibernam reduzem ainda mais sua taxa metabólica e têm episódios de torpor mais longos do que aqueles que usam o torpor diário. Um exemplo de hibernador australiano é o gambá-pigmeu oriental, um marsupial de 40g encontrado no sudeste da Austrália que hiberna regularmente, diminuindo sua temperatura corporal de aproximadamente 35 ° C para tão baixo quanto 5 ° C.

Quando ativa, esta espécie pode sobreviver por menos de meio dia com 1g de gordura, mas quando hibernando, pode sobreviver por duas semanas.

Se não fosse pelos aumentos periódicos na taxa metabólica e na temperatura corporal, um gambá pigmeu em hibernação poderia viver por bem mais de três meses com 1g de gordura. No entanto, o propósito exato desses despertares periódicos é desconhecido.

A taxa metabólica durante a hibernação do gambá pigmeu é apenas 2% da taxa metabólica mínima que os endotérmicos em uma temperatura corporal normal precisam para viver. Este metabolismo basal é denominado taxa metabólica basal.

Compare isso com um hibernador bem conhecido, o urso preto americano.

Com aproximadamente 120kg, sua taxa metabólica durante a hibernação diminui para 25% da taxa metabólica basal, e a temperatura corporal diminui de aproximadamente 37 ° C para 30 ° C. Os ursos negros não podem hibernar com uma temperatura corporal mais baixa, talvez porque levaria muito tempo para reduzi-la e, em seguida, custaria muita energia para reaquecer no final da hibernação.

Os humanos podem fazer isso?

A pergunta que as pessoas costumam fazer sobre o torpor é “os humanos podem fazer isso?” Curiosamente, alguns pequenos primatas foram observados usando torpor. Embora seja tecnicamente possível induzir quimicamente o torpor em humanos, o torpor é um processo fisiológico muito complexo, e há muitos aspectos dele que os cientistas ainda não entendem completamente.

Lidando com a mudança climática

A vida selvagem da Austrália desenvolveu estratégias para lidar com a vida em um ambiente frequentemente hostil, afetado por secas de vários anos, inundações que alteram a paisagem e incêndios florestais generalizados.

Prevê-se que as mudanças climáticas aumentem a duração, frequência e gravidade desses eventos e, em conjunto com o desmatamento da paisagem, os animais enfrentam novos desafios ambientais e de recursos.

Enquanto os animais que usam torpor diário flexível podem ser bem adequados para lidar com essas épocas, pelo menos a curto prazo, os hibernadores que dependem de invernos longos estão em maior risco.

[Ênfase adicionada]

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Fornecido por The Conversation 

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original .

A natureza não dá saltos

Por Cornelius Hunter | DarwinsPredictions

A evolução é um processo. Ocorre gradualmente por meio de variações dentro das populações. O ritmo pode variar, mas “o cânone de ‘Natura non facit saltum‘”, como Darwin explicou, era “inteligível nessa teoria”. Mas hoje isso não é mais verdade. O primeiro problema, que as espécies apareceram abruptamente nos estratos, pode ser explicado como um registro fóssil irregular, embora trechos incríveis de progresso evolutivo devam ter desaparecido.

Mas o registro fóssil não é a única evidência de saltos. Desde Darwin, mudanças rápidas foram observadas diretamente em espécies que variam de bactérias e leveduras a plantas e animais. Considere os tentilhões domésticos que começaram a se espalhar pelos Estados Unidos na década de 1940, vindos do México e do sudoeste. Os bicos dessas aves adaptaram-se aos novos ambientes com grande velocidade. Em mais ou menos uma década, seus bicos se ajustaram aos novos habitats. (Grant) Em outro exemplo, os lagartos de parede italianos introduzidos em uma pequena ilha na costa da Croácia responderam rapidamente, desenvolvendo uma nova morfologia da cabeça e estrutura do trato digestivo. (Herrel, et. Al. ) Tal mudança “normalmente levaria milhões de anos para acontecer…” (Johnson) Da mesma forma, mexilhões introduzidos em um novo ambiente evoluíram “em um nanossegundo evolutivo em comparação com os milhares de anos anteriormente assumidos.“ (Os mexilhões evoluem rapidamente para se defenderem contra caranguejos invasores) Esses exemplos de adaptação não são novos, e um evolucionista concluiu que “a evolução pode ocorrer muito mais rapidamente do que pensávamos anteriormente. A evolução rápida é generalizada e a lista de exemplos está crescendo.” (A evolução rápida ajuda os caçados a superar seus predadores)

Tudo isso significa que a evolução pode precisar de um novo mecanismo de mudança. Na verdade, parece duvidoso que pequenas variações biológicas levem a mudanças em grande escala. Como disse um evolucionista, a macroevolução é mais do que rodadas repetidas de microevolução. (Irwin) Cada vez mais os evolucionistas têm reconhecido a necessidade de um novo mecanismo para explicar a mudança evolutiva. (Gould, 579, 582) Nos últimos anos, os evolucionistas consideraram precisamente o que Darwin descartou: a evolução saltacional. aqui estão alguns exemplos:

À medida que a natureza salta, o gradualismo exclusivo é descartado. A evolução saltatória é um fenômeno natural, proporcionado por um colapso repentino dos limiares que resistem à evolução. O registro fóssil e o sistema taxonômico requerem uma interpretação macromutacional. (van Waesberghe)

Oferecemos evidências de três instâncias independentes de evolução saltacional em um gênero de mariposa encantadora com apenas oito espécies. … Cada espécie saltacional exibe um exemplo distinto e marcadamente diferente de evolução de característica descontínua. (Rubinoff e Le Roux)

As principais transições na evolução biológica mostram o mesmo padrão de emergência repentina de diversas formas em um novo nível de complexidade. As relações entre os grupos principais dentro de uma nova classe emergente de entidades biológicas são difíceis de decifrar e não parecem se encaixar no padrão de árvore que, seguindo a proposta original de Darwin, continua sendo a descrição dominante da evolução biológica. Os casos em questão incluem a origem de moléculas complexas de RNA e dobras de proteínas; principais grupos de vírus; archaea e bactérias, e as linhagens principais dentro de cada um desses domínios procarióticos; supergrupos eucarióticos; e filos animais. Em cada um desses nexos essenciais na história da vida, os principais “tipos” parecem aparecer rápida e totalmente equipados com os traços característicos do respectivo novo nível de organização biológica. Não são detectáveis “graus” intermediários ou formas intermediárias entre tipos diferentes. (Koonin)

Aqui fornecemos, pela primeira vez, evidências de grande saltação fenotípica na evolução do número do segmento em uma linhagem de centopéias. (Minelli, Chagas-Júnior e Edgecombe)

Títulos de artigos de pesquisa, que incluem frases como “adeus ao darwinismo, neo e outros“, “quando natura non facit saltum se tornar um mito“, “Evolução saltacional: monstros esperançosos estão aqui para ficar” e “uma Neo-Goldschmidtian visão de monstros esperançosos unicelulares”, destacam esta falsificação da previsão da evolução de que não há saltos.

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Referências
Gould, Steven Jay. 2002. The Structure of Evolutionary Theory. Cambridge: Belknap Press.

Grant, B. 2010. “Should Evolutionary Theory Evolve?.” TheScientist January 1.

Herrel, A., et. al. 2008. “Rapid large scale evolutionary divergence in morphology and performance associated with the exploitation of a novel dietary resource in the lizard Podarcis sicula.” Proceedings of the National Academy of Sciences 105:4792-4795.

Irwin, D. 2000. “Macroevolution is more than repeated rounds of microevolution.” Evolution & Development 2:61-62.

Johnson, K. 2008. “Lizards rapidly evolve after introduction to island.” National Geographic News April 21.

Koonin, E. 2007. “The Biological Big Bang model for the major transitions in evolution.” Biology Direct 2:21.

Minelli, A., A. Chagas-Júnior, G. Edgecombe. 2009. “Saltational evolution of trunk segment number in centipedes.” Evolution & Development 11:318-322.

“Mussels evolve quickly to defend against invasive crabs.” 2006. ScienceDaily August 11. http://www.sciencedaily.com/releases/2006/08/060811091251.htm

“Rapid Evolution Helps Hunted Outwit Their Predators.” 2003. NewsWise July 16.
http://www.newswise.com/articles/view/?id=500152&sc=wire

Rubinoff, D., J. Le Roux. 2008. “Evidence of repeated and independent saltational evolution in a peculiar genus of sphinx moths (Proserpinus: Sphingidae).” PLoS One 3:e4035.

van Waesberghe, H. 1982. “Towards an alternative evolution model.” Acta Biotheoretica 31:3-28.