Como funcionam os modelos epidemiológicos?

O modelo epidemiológico SIR (e derivados) é um dos mais utilizados na atualidade. Ele é simples de entender e modelar, e muito poderoso nas implicações. Entretanto, tem várias hipóteses fracas. No final das contas, há uma incerteza muito grande no que pode ocorrer. O texto a seguir discute essas implicações e fornece uma versão em Excel do modelo.

  1. Antes, um aquecimento: modelo exponencial simples.

A tentativa mais simples de criar um modelo epidemiológico é pegar a curva de ocorrências e fitar uma curva exponencial, como na figura a seguir, com os casos confirmados de COVID-19 no Brasil.

Porém, esse modelo tem um defeito grave: ele cresce infinitamente. Projetando a série, no dia 90 já há 250 milhões de casos (mais do que a população do BR). Deixando mais tempo, a série vai a infinito, o que evidentemente está errado.

Vide planilha “ModeloExp.xlsx” para download.

  1. Modelo SIR – Saudáveis – Infectados – Recuperados

O modelo SIR considera a interação entre Saudáveis, Infectados e Recuperados.

O início considera toda a população saudável e alguns poucos infectados.

Um infectado pode transmitir para vários saudáveis – e essa taxa é a primeira equação abaixo. A taxa de decrescimento de saudáveis é proporcional a um fator vezes o número de saudáveis vezes a proporção de infectados na população total.

Ex. Para o corona vírus, alguns estimaram essa taxa de infecção em 4 (um infectado transmite para 4 saudáveis), outros estudos chegaram até a 10. Um dos grandes problemas desse modelo é estimar esse fator.

A segunda equação é a taxa do número de infectados: proporcional a quantos saudáveis se infectaram menos quantos infectados se recuperam.

A terceira equação é a taxa de quantos infectados se recuperam: para este exercício, é considerado um valor de 10 dias para a pessoa se recuperar.

O gráfico mostra o comportamento dessas curvas, para o caso do BR.

Note que o comportamento exponencial continua existindo, só que diminui à medida que o número de saudáveis diminui e mais gente se recupera.

Só esse modelo simples já explica muita coisa. Por exemplo, tirando 100 milhões de pessoas saudáveis (digamos, com quarentena forçada) e diminuindo um pouco a velocidade de transmissão, desloco e diminuo a curva de infectados.

Se existir uma vacina, é a mesma coisa.

Se tiver um remédio que cura rapidamente, a curva de recuperados aumenta mais rapidamente.

  1. Utilizando o modelo SIR no Excel

O modelo no Excel descreve a dinâmica Saudáveis – Infectados – Recuperados.

Pelo método, os dias devem ser divididos em pedaços menores – no caso, 0,05 dia. Isso porque estamos integrando as equações diferenciais descritas, e nisso estamos discretizando uma curva contínua.

                As fórmulas são:

Saudáveis (hoje) = saudáveis (ontem) – taxa dS/dt

Infectados (hoje) = Infectados(ontem) + taxa dI/dt

Recuperados(hoje) = recuperados (ontem) + taxa dR /dt

Ou seja, tudo depende de calcular as taxas de crescimento.

As taxas são descritas pelas equações, que dependem dos parâmetros de transmissão e recuperação (vide Excel para detalhar o cálculo).

O grande X da questão é estimar os parâmetros a serem utilizados.

Para o de recuperação (Kr acima) foi utilizado um valor de 10 dias, que é o tempo médio de uma pessoa se recuperar. O parâmetro é o inverso do valor, portanto, 0,1 – é como se a pessoa se recuperasse 10% por dia.

O Ki tem que ser estimado a partir da distribuição real de casos no BR.

O Ki tem que ser obtido de modo a minimizar o R2 entre o histórico e o modelo. Isso pode ser feito ou substituindo valores no braço, ou utilizando o solver (vide fórmulas na planilha).

Planilha para download.

Nota. Este conteúdo é baseado em  https://m.youtube.com/watch?feature=youtu.be&v=UsIRJFdT_wc.

Há uma explicação detalhada dos pontos citados.

  1. Conclusão

O modelo SIR é bastante simples (utiliza apenas alguns poucos parâmetros) e é largamente utilizado para fazer forecast epidemiológico.

Há diversas variantes mais complexas deste, incorporando outras variáveis.

Algumas hipóteses contestáveis:

– Um infectado tem igual chance de infectar qualquer um dos 200 milhões de saudáveis do BR, o que não é verdade (teria que fazer um modelo com refinação geográfica e movimentação de pessoas para pegar essa dinâmica).

– Não se sabe se alguém recuperado pode ficar infectado novamente e transmitir de novo o vírus a outrem.

– Este modelo não incorpora diretamente fatores como aumento de prevenção, isolamento.

– Uma pequena diferença no parâmetro causa enorme variação nos resultados, principalmente em períodos longos de tempo, por causa do comportamento exponencial. Portanto, é como um modelo meteorológico, que vale por poucos dias, ou modelos de campeonato de futebol: muda a cada rodada e deve ser constantemente alimentado.

No final das contas, sempre vai existir uma incerteza enorme no que pode acontecer, por melhor que seja o modelo.

Coloquei este trabalho no Github: https://github.com/asgunzi/ModeloCoronaVirus

Outra fonte: o Kaggle tem um grande conjunto de datasets, e vários pesquisadores postam modelos de forecast a fim de avançar no tema.

https://www.kaggle.com/c/covid19-global-forecasting-week-2

Veja também:

https://ideiasesquecidas.com/2020/03/12/o-que-e-um-virus/

https://ideiasesquecidas.com/2017/08/09/a-teoria-dos-cisnes-negros/

O que é um vírus?

Tenho um fascínio por design simples e efetivo. E o vírus é a mais simples e efetiva forma de vida (?) que existe, se este puder ser considerado vivo.

Um vírus é como se fosse uma semente. Não tem metabolismo. Não consome energia. Não se movimenta, não respira, não absorve nada, não expele nada. Não se reproduz sozinho.

Um vírus é basicamente código genético, um invólucro e um mecanismo de acoplamento (para grudar em alguma célula), só isso. Ou, como o imunologista Sir Peter Medawar descreveu, “um pedaço de más notícias embrulhado em proteína”.

A fim de comparação, uma bactéria tem uma estrutura: parede celular, DNA, capacidade de sintetizar proteínas e se reproduzir sozinha.

 
Para dar uma ideia, uma bactéria tem o tamanho de uns 1000 nm (nanômetros), enquanto um vírus é de uns 10 nm. Um vírus é tão pequeno que passa por filtros que pegam bactérias, e por isso, foi chamado inicialmente de “agente filtrável”.

Comparação do tamanho entre bactéria e vírus


Tal qual uma semente, ele é simplesmente carregada pelo meio em que se encontra (água, sangue, etc). Como não gasta energia, se não tiver nada que o destrua, ele pode ficar anos simplesmente sem fazer nada, até encontrar um ambiente favorável (no caso, uma célula de um ser vivo). Daí, a ação começa. O mecanismo de acoplamento liga o vírus à célula, e tal como uma seringa, injeta o código genético dentro do invólucro.



O código genético que o vírus carrega pode ser um DNA ou um RNA, tendo algo entre 2 e 200 genes (para comparação, uma pessoa como eu e você tem uns 20 mil genes).

O código genético do vírus sequestra os recursos da célula, fazendo-a reproduzir cópias do vírus, tal qual uma fábrica desenfreada.

Chega num ponto em que as réplicas são tantas que a célula explode, expelindo o vírus por todo ambiente e contaminando outras partes do corpo.

Há várias teorias para o surgimento do vírus. Talvez uma célula sadia que foi perdendo funções, até chegar ao básico do básico. Ou um pedaço de DNA que encontrou um invólucro.

A polêmica sobre o vírus ser vivo ou não. Um vírus não processa energia. Não absorve outras substâncias, nem expele. Ele depende de sequestrar recursos de outras células, para produzir mais vírus. Na verdade, ser vivo ou não depende da própria definição de vida, que é tênue para este caso extremo.

Só encapsular o DNA não basta. Vírus que não tiver alta capacidade de transmissão não vai conseguir se propagar. Outro que não tiver alta capacidade de reprodução não vai ser tão agressivo. Darwinismo puro, quem não consegue se reproduzir fica para trás. Isto inclui outros tratos como resistência a antivirais, atacar ou se esconder do sistema imune. Fazer o hospedeiro tossir, espirrar e salivar, de forma a aumentar a chance de infectar outros.

Ocorre que o vírus é tão simples que pode mutar facilmente o código genético. A taxa de mutação pode ser muito alta. Estima-se 1% de mutação por ano no caso do HIV.

Normalmente temos uma imagem ruim de vírus, que causam doenças. Entretanto, a grande maioria não faz nada. É um jogo muito melhor parasitar o hospedeiro sem ele nem saber. É um jogo muito ruim matar o hospedeiro – pelo menos, matar rápido demais, porque não vai dar tempo dele transmitir a outrem. Há uma diversidade espantosa de vírus, chegando a 100 milhões de tipos diferentes, parasitando tudo quando é forma de vida.

Vírus são muito frágeis para viver fora do corpo do hospedeiro, e não conseguem penetram a camada externa da pele, mas uma abrasão microscópica é suficiente. Ou levar o mesmo à boca, ao nariz.

Sobre vacinas, a primeira tentativa de prevenir contra a varíola (smallpox) foi a inoculação, usada na China e Índia centenas de anos antes de alcançar a Europa nos anos 1700. A técnica envolvia coçar a pele com uma agulha embebida de pus de uma lesão por varíola. Diferente do vírus adquirido por inalação, aquela produzia uma infecção na pele, mas era seguida por uma imunidade de longo prazo.

A técnica acima tinha uma taxa de mortalidade de 1-2%, comparada com uma taxa de 10-20% pela via aérea. Por isso, foi amplamente utilizada, até o desenvolvimento da vacina, no começo do século 19. Esta teve história semelhante: quem pegava a varíola da vaca (cowpox) tinha chance enorme de sobreviver, e ficava imune à forma perigosa da varíola. Os cientistas testaram a teoria, e cultivaram o cowpox em larga escala, a fim de imunizar as pessoas. A vacina foi sendo aperfeiçoada, e a varíola foi erradicada da face da Terra.

Sobre o coronavírus.

Eu acho este extremamente perigoso, por alguns motivos. A taxa de transmissão é alta. A mortalidade é menor que a de outros, como o ebola. Entretanto, ainda assim é considerável.

Alguns subestimam, dizendo que é muito pânico para nada, que doenças comuns matam muito mais gente. Entretanto, eles estão olhando para casos passados e para efeitos de primeira ordem.

Uma doença que mata o hospedeiro rápido demais é relativamente fácil de ser reconhecida, isolada e controlada. Já o novo Covid19 pode passar desapercebida por muitos, que vão continuar transmitindo a mesma.

Na Itália, em três semanas o número de casos passou de 3 pessoas a 10 mil, com 631 mortes. Uma grande percentagem (80%) das pessoas não sente grandes sintomas e podem ficar em casa. 20% precisam ir a um hospital, desses, uns 6% precisam de leitos de UTI. Dos que vão à UTI, uns 4% se recuperam.

Dada a grande velocidade com que isso acontece, 6% é muita coisa!

Por onde passa, o coronavírus lota hospitais. Aquele vídeo da construção do hospital na China não foi por acaso.

Efeitos de segunda ordem: UTIs lotadas, pessoas agonizando nos corredores. Médicos e enfermeiros também estão sendo vítimas deste vírus, desfalcando duplamente a frente de combate.

Os recursos são escassos, portanto pessoas com outras doenças vão ficar sem acesso a tratamento médico.

Outro efeito de segunda ordem é esse vírus mutar para uma variedade mais perigosa ainda (lembra o jogo Plague Inc., é bem interessante).

Se o vírus está causando estragos em países desenvolvidos, imagine no Brasil, com a nossa desorganização! O potencial de estrago real é grande, a curto prazo – depois destas preocupações iniciais, desenvolvimento de vacinas, conhecimento maior do vírus, a tendência é voltar ao normal.

Como diz o filósofo Nassim Taleb, é melhor superreagir do que reagir menos do que o necessário.

Links:

Plague Inc. Neste joguinho, você é uma doença (escolha ser vírus, bactéria, fungo), e tem o objetivo de eliminar a humanidade antes deles te eliminarem. Comece num país populoso de terceiro mundo. Primeiro, seja muito transmissível sem sintomas. Vá desenvolvendo resistência ao frio, calor, vacinas, ganhando letalidade, e aumentando a capacidade de mutação.

https://www.ndemiccreations.com/en/22-plague-inc

Fernando Reinach. Artigo sobre o coronavírus.

https://saude.estadao.com.br/noticias/geral,brincando-com-fogo,70003227993

Vírus, a short introduction

https://www.amazon.com/Viruses-Introduction-Dorothy-H-Crawford/dp/0199574855

Sobre Cisnes Negros https://ideiasesquecidas.com/2017/08/09/a-teoria-dos-cisnes-negros

Sobre DNA

https://ideiasesquecidas.com/2017/07/11/%e2%80%8b-%e2%80%8bo-livro-de-receitas-de-1-gigabyte/

TTC Understanding the science for tomorrow

https://www.thegreatcourses.com/courses/understanding-the-science-for-tomorrow-myth-and-reality.html

Macacos prego e seres humanos

Estive a visitar um parque ecológico, que tinha várias espécies de pássaros, um puma, ema, lobo-guará, anta, etc…

Chegando à jaula dos macacos-prego, o zoólogo que nos acompanhou comentou que esses eram os bichos mais perigosos do parque. O macaco-prego é um macaquinho de 1 Kg, que fica pulando de um lado para o outro. Como este poderia ser perigoso?

Ele explicou que o macaco-prego tem boa memória e boa visão. Reconhece facilmente o tratador, e lembra que, sempre que ele aparece, é para levar algum indivíduo para um tratamento.

Eles se coordenam, vivem em grupo. E também atacam em grupo, e é o coletivo que faz deles tão perigosos. Eles também conseguem utilizar gravetos como ferramentas e pedras para atacar.

Um caso curioso. Uma vez, levaram o macho alfa para tratar os seus dentes. Ele ficou uma semana fora da cela. No início, foi uma confusão, caos na sociedade. Uns dias depois, o macho beta assumiu o comando da turma e pôs ordem na casa.

Quando o alfa retornou do dentista, ele viu o beta ocupando o seu lugar: uma briga pelo poder ocorreu. O macho alfa conseguiu dar uns sopapos no beta, que voltou à sua posição subordinada. Qualquer semelhança com os seres humanos não é mera coincidência.

Porque formigas gigantes não podem existir?

Porque formigas gigantes não podem existir? Na década de 80, assisti a um filme (horrível) na TV, chamado “Formigas gigantes”.

Era sobre um lugar onde formigas tinham sido expostas à radiação, transformando-se em formigas gigantescas.

Era um filme de horror, supostamente, então as formigas atacavam as pessoas. Sempre pisamos nas formigas, era a vez da formiga pisar na gente.

Um formigueiro já é um negócio horrível, agora, imagine um exército de formigas do tamanho de rinocerontes!

Porém, felizmente, este cenário nunca vai ocorrer na vida real. A lei do quadrado-cubo remete a Galileu Galilei. É bem simples.

Imagine um quadrado de 1 m por 1 m. A área é de 1 m^2. Duplicando o lado do quadrado, fica 2 m por 2 m. A área quadruplica, 4 m^2.

Já o volume de um cubo de lado 1 m é de 1 m^3. Duplicando o lado, 2 m x 2 m x 2 m = 8 m^3.

A área é proporcional ao quadrado, e o volume é proporcional ao cubo. E daí?

Daí que uma formiga gigante, mantendo exatamente as mesmas proporções, vai ter o volume aumentando proporcional ao cubo, enquanto a área da pele (formiga tem pele?) aumentando ao quadrado.

Se a formiga fosse do tamanho de um rinoceronte, aquelas perninhas finas das formigas não aguentariam o peso dela. Teriam que ser feitas de aço… ou teriam que ser pernas de rinoceronte, grossas, enormes.

Outra característica é que insetos têm exoesqueleto, aquela parte dura externa. Já os animais grandes não têm exoesqueleto, e sim um esqueleto interno.

O exoesqueleto para um ser grande seria terrível. Uma formiga pode cair da mesa e não acontece nada. Já uma formiga gigante quebraria facilmente parte desse exoesqueleto, já que este suporta o cubo do volume.

Portanto, uma formiga gigante nem conseguiria ficar de pé. Se ficasse, os seus órgãos internos não suportariam sustentar um corpo tão grande, além de que o exoesqueleto seria um problema.

Pense nisso na próxima vez que pisar numa formiga.

https://www.amazon.com/Impossible-Physics-beyond-Benjamin-Schumacher/dp/1598036459

https://en.wikipedia.org/wiki/Square%E2%80%93cube_law

Voando com o cérebro

O cérebro é um mecanismo assombroso.

Com ele, podemos sonhar com mundos além do espaço e voar para lugares além do tempo.

Pesa 1 quilo e meio, 77% disto é água, e contém cerca de 100 bilhões (!!) de neurônios.

Porém, é extremamente caro, em termos de energia: precisa de quase 1 litro de sangue (de 5l que temos), e consome cerca de 20% da energia do corpo humano (embora tenha apenas 2% da massa total).

Este consumo é como se fosse um “custo fixo”: usando pouco ou muito, a energia gasta é praticamente a mesma.

Se fosse um “custo variável”, o grande cientista Albert Einstein teria de comer como Michael Phelps, nadador olímpico que comia 10 ovos e 5 sanduíches só no café da manhã.

No entanto, o cérebro do Einstein usava tanta energia quanto o de qualquer outra pessoa comum.

Talvez o motivo seja o de que imaginar-se voando ao lado de um raio de luz seja tão difícil quanto imaginar um mundo fantástico, cheio de seres de outra época, tapetes voadores e construções magníficas, coisas que todos nós conseguimos fazer.

Ilustração: Sandman n. 50

Usando mal ou usando bem, a energia gasta é a mesma.

Moral da história: faça bom uso desta poderosa ferramenta que temos em nossas cabeças.

Links:

https://hypescience.com/veja-o-tamanho-e-peso-do-cerebro-humano-em-comparacao-com-outros-animais/
http://inescozzo.com/quanto-sangue-tem-no-cerebro/
http://axpfep1.if.usp.br/~otaviano/energianocorpohumano.html

Ideias técnicas com uma pitada de filosofia:

https://ideiasesquecidas.com/

HumanZés e Zés

HumanZés são criaturas geradas a partir do cruzamento entre um ser humano e um chimpanzé. Parece (e é) uma doideira, mas foi um experimento real, realizado pelos cientistas de Joseph Stálin (tinha que ser…), na União Soviética dos anos 1920.

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A ideia de Stálin era criar uma raça de super-homens. Semi-humanos com a força e a resistência de um macaco. Criar um ser que trabalhasse muito, fosse insensível à dor e que aceitasse comer qualquer coisa. Não precisava ser muito inteligente. Na verdade, tinha que ser inteligente o suficiente para fazer as tarefas que lhe fossem designadas, mas burro o bastante para não reclamar. Os cientistas utilizaram chimpanzés nos experimentos, por serem próximos geneticamente de nós: 99% dos nossos genes são iguais. Uma breve introdução à genética neste post.
Um cientista russo chamado Ilya Ivanov liderou uma expedição à África, cujo objetivo era inseminar chimpanzés fêmeas com esperma humano. Não deu certo. Anos depois, ele tentou fazer o oposto, impregnar voluntárias humanas com esperma animal.

Felizmente, os experimentos nunca deram certo, e o mundo nunca viu essas aberrações andando por aí.


 

Avançando 100 anos, notamos que os humanzés não existem. Mas é como se existissem, em outro grau de especialização.

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Um anúncio de emprego típico dos dias de hoje:

Vaga para analista de negócios. Graduação em Administração, Economia ou Engenharias. Desejável mestrado, doutorado e MBA. Inglês fluente, desejável espanhol e vivência no exterior. Mandarim é um diferencial. Disponibilidade para viagens e trabalho aos sábados. Pelo menos três anos de experiência na função. Conhecimento de SAP, Microsoft Office, Estatística, KPI, PMBOK, certificação Black Belt. Facilidade de comunicação, resiliência, capacidade de trabalhar em grupo, visão estratégica. Contratação CLT.

Salário: 1 mil reais e vale-refeição…

Claro que está meio exagerado, mas é por aí. Humanzés para quê?

 


Save the orangotan

Aproveitando o post para divulgar um trabalho bem legal, de proteção aos orangotangos.

http://savetheorangutan.org

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Links:
“O polegar do violinista”, Sam Kean

https://www.saraiva.com.br/o-polegar-do-violinista-e-outras-historias-da-genetica-sobre-amor-guerra-e-genialidade-5186918.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Humanzee

http://g1.globo.com/platb/espiral/2009/05/08/o-humanze-e-os-bolcheviques-a-tentativa-de-mandar-a-igreja-pros-infernos/

​ ​O livro de receitas de 1 gigabyte

A fascinante história do DNA é daquelas histórias que merecem ser contadas e recontadas.

 

O DNA é como se fosse um livro de receitas. Só que ao invés de ensinar a preparar arroz, feijão, macarrão e carne, são receitas de como fazer um ser humano: células da pele, do pulmão, do olhos, hormônios, etc. É um livro que passa de pais para filhos.
 
Este livro de receitas é dividido em 23 capítulos. Cada capítulo é chamado de “cromossomo”. São 23 pares de cromossomos: metade vem do pai, e a outra metade vem da mãe, totalizando 46 cromossomos. O pai passa metade do livro, a mãe passa a outra metade.

 

 

Os macacos são 98% similares a nós em termos genéticos. Mas uma grande diferença é que eles têm 24 pares de cromossomos. No ser humanos, dois dos cromossomos dos macacos estão fundidos em um só. E essa é uma das razões para sermos espécies diferentes: um cruzamento de gameta com 23 cromossomos e outro com 24 cromossomos não dá match.

 

Este livro de receitas tem cerca de 1 gigabyte de conteúdo. Cabe num pen drive. Atualmente um vídeo digital, ou um livro cheio de figuras, pode ter mais do que isso de tamanho (isto demonstra que tamanho não significa qualidade). Mas dá para escrever um monte de coisas com um giga. Se for só texto, uma biblioteca de 5.000 livros de 300 páginas cada.

  


DNA, Cromossomos e Genes
 
 

Para ficar mais claro. O nome DNA (ácido desoxiribonucleico) refere-se à molécula em dupla hélice descoberta por Francis Crick e James Watson em 1953. Um cromossomo é feito de uma molécula de DNA.

  

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Se o genoma humano é o livro, e os 23 cromossomos são os capítulos, cada capítulo contém milhares de receitas diferentes – chamamos cada receita individual de “gene”. Há mais de 300 mil genes, cada gene com uma instruçãozinha específica: uma para produzir insulina, outra para produzir as células da pele, etc.

 
 

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Temos pares do mesmo cromossomo, o que leva a termos duas receitas para fazer a mesma coisa. Digamos que a receita do pai ensine a fazer olhos castanhos, e a receita da mãe, olhos azuis. Chama-se alelos esses pares de genes que têm o mesmo objetivo final.

  

Algumas instruções dos genes podem ser dominantes em relação ao outro alelo. Digamos, o gene de azul simplesmente diz que não há pigmento, já o gene de castanho diz que precisa de pigmento castanho. A soma de não pigmento com pigmento castanho dá castanho.

  

As ideias de genes ligados à características, genes dominantes e recessivos, tiveram origem com os experimentos de Gregor Mendel com ervilhas, lá pelos anos de 1860.

  


As letras e palavras do livro da vida
  
O livro de receitas do DNA é escrito com 4 letras: A, G, C, T. Cada letra é uma nucleobase molecular formada de carbono e mais alguns outros átomos.

  

  

  

O “A” liga-se com o “T” e o “G” liga-se com o “C”.

  

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Um grupo de três letras forma uma palavra: o aminoácido. Há 20 aminoácidos.

  

Assim como utilizamos letras do alfabeto formando palavras, e com palavras escrevemos qualquer livro possível, as letras e palavras do DNA descrevem qualquer ser vivo: desde vírus, passando por bactérias, células, peixes, aves, mamíferos, até chegar ao ser humano.

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Ex. O aminoácido Isoleucina pode ser feito das nucleobases ATT

 

O livro do genoma humano utiliza 1 bilhão de nucleobases, ou letras na nossa analogia. Um bilhão dá um gigabyte, arredondando.
 
Uma analogia irresistível é a com os computadores. Num computador, temos os bits, valores binários 0 ou 1. Um grupo de 8 bits forma um byte. Esses bytes armazenam qualquer coisa que pode ser traduzida em números: palavras, imagens, sons, vídeo.

  

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As nossas bases nucleicas são estruturas complexas de carbono. No computador, as estruturas são feitas de silício. O silício é da mesma família do carbono, uma linha abaixo, na tabela periódica de elementos. Não é coincidência. Ambos tem 4 elétrons na última camada, o que mostra uma certa similaridade.

  

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As letras do alfabeto da vida ficam dispostas sequencialmente, um atrás do outro, como um cordão. Na verdade, um cordão duplo, porque a base oposta se junta, como se fosse um zíper, na elegante forma de dupla hélice. Quando necessário, este zíper se abre e as cópias são feitas. Depois de copiado, o zíper de DNA se fecha novamente.
 

 

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O nosso DNA carrega um monte de informação que não é utilizada para nada, até onde se sabe. Alguns pesquisadores dizem que 90% do nosso código genético seja deste “junk DNA”. Talvez tudo isso seja código legado, ou seja, um dia já serviu para alguma coisa, ficou obsoleto, mas como não faz mal e dá um trabalhão limpar, foi ficando. Todo processo vivo, em constante inovação, acaba gerando um monte de código legado – para fazer uma analogia, o Internet Explorer antigo teve que ser reescrito, porque tinha um milhão de linhas de código que eram obsoletas.

  


Como transformar o DNA num osso?

  

Para transformar uma receita de bolo num bolo de verdade, há um ser humano que executa os passos para tal.

  

Num computador, as instruções do software dizem o que alguns equipamentos elétricos e eletrônicos devem fazer: movimentar o cabeçote de leitura, ler um dado, comparar com o estado dentro da memória.

  

Como isto é feito no interior do corpo humano, somente com bioquímica?

  

Quando um gene é transcrito, é feita uma cópia a partir do DNA. Esta cópia é como uma linha de aminoácidos. E ela começa a se dobrar em si mesmo. Alguns dos aminoácidos são hidrofílicos, outros hidrofóbicos, e também há as forças de atração e repulsão entre eles, de modo que a linha começa a se dobrar e formar uma peça, como se fosse um Lego. O nome desta peça de Lego é proteína. E este Lego tem um formato certinho para encaixar uma molécula de cálcio, no caso do osso. Portanto, o gene é uma receita para montar um Lego, e o Lego vai se montando pelo formato 3D e por forças bioquímicas, algo como uma impressora 3D bioquímica.

  

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De pecinha em pecinha, utilizando forças de atração e repulsão, e respeitando o formato do “Lego”, o corpo humano vai sendo montado. Dá-se o nome de dobramento de proteínas a esta formação da estrutura 3D a partir da base nucleica, e é uma das áreas de muito estudo no mundo atual.

  


Porque a necessidade de alelos?

  

Um último questionamento. Por que há duas receitas para o mesmo bolo? Gastar o dobro de páginas, o dobro de material e energia, para cada celulazinha do corpo humano. Não seria mais barato ter apenas um cromossomo, ao invés de um par dos mesmos?

  

Eis aqui a eterna briga entre a otimização e a redundância.

  

Embora as empresas de hoje tentem sempre otimizar, fazer mais com menos, a sábia natureza diz que otimizar demais não é bom. É melhor ter alguma redundância, um backup de segurança para casos de emergência.

  

Digamos que surja um vírus, a varíola. Aliás, um vírus nada mais é do que um DNA protegido por uma parede de proteínas.

  

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Digamos que este vírus seja letal, e a humanidade tenha tido um trabalhão para desenvolver os genes para vencer o mesmo.

  

Uma vez vencida a varíola, não há a necessidade de ter tais genes. E, talvez, este gene evolua para combater algum outro vírus.

  

Mas, imagine que a varíola volte, e volte mais virulenta ainda (e esses vírus vão e voltam comumente). A humanidade teria que desenvolver de novo os genes para combater a varíola.

  

O fato de ter dois alelos, dois backups para o mesmo gene, é um seguro para que os genes úteis não evoluam depressa demais e não sumam com o tempo. Ter duas cópias do gene aumenta a probabilidade de que alguém, em algum lugar, tenha as chaves para combater a varíola, mesmo que escondidas num gene recessivo.
 

 

Esta é uma das razões pelas quais o corpo humano é antifrágil, tomando emprestado o termo do pensador contemporâneo Nassim Taleb. Ele tem seguros, alternativas, planos B. E vejo muitas empresas do mundo moderno descartando planos alternativos e segurança (como estoques, capacidade ociosa de equipamentos), pois são custos no curto prazo, ficando vulneráveis a longo prazo. Elas deveriam aprender com a natureza…

 
 


 

Exceções

  

Este texto tem a intenção de ser uma introdução leve, interessante, cheia de analogias, sobre o fascinante mecanismo de transmissão de informação de geração em geração. É claro que tudo o que está escrito aqui são teorias, e teorias  mudam com o tempo, há contra-teorias e  exceções para todas as regras.

  

Conforme diz Shakespeare, em Hamlet:
“Há muito mais no céu e na terra do que sonha a nossa vã filosofia”

 


Referências:

 

The Red Queen – Matt Riddley
Genome: the autobiography of a species in 23 chapters – Matt Ridley
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