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

Percepção x Dados

Um pequeno teste: há algo de errado com as fotos do Obama, de cabeça para baixo?

E virando a foto?

E agora, com a Mona Lisa?

(Vire o monitor, este não é gif animado).

Não vemos nada de errado nas imagens de cabeça para baixo porque a visão ocorre no cérebro, não nos olhos.

É como se os olhos captassem uma imagem, e esta fosse reconstituída no cérebro, interpolando as partes faltantes, complementando com a interpretação do contexto.

No mundo cotidiano, não vemos muitas pessoas de cabeça para baixo. Por isso, não somos especialistas em decifrar imagens deste tipo.

É neste tipo de situação que computadores, com dados frios e brutos, podem performar melhor que os seres humanos.

Educação e o colapso das sociedades complexas

“Estamos emprestando dinheiro que não temos para jovens que não conseguem pagar de volta e que estão sendo treinados para carreiras que não existem mais”.

Este excelente tweet resume fortemente o que vem ocorrendo no mundo moderno.

Link do vídeo citado: https://www.ted.com/talks/mike_rowe_learning_from_dirty_jobs?language=pt-br

É um efeito do aumento da complexidade da sociedade, conforme descrito anteriormente neste espaço. Um crescimento inicial é bom para todo mundo, porém o aumento da complexidade traz necessidade de novos (e mais complexos) mecanismos de controle, e assim sucessivamente, com retornos decrescentes.

https://ideiasesquecidas.com/2019/06/19/o-colapso-das-sociedades-complexas

É um ciclo em que a complexidade gera a necessidade de mais complexidade, e assim sucessivamente..

Fazer doutorado atualmente é saber profundamente sobre quase nada. Professores, com décadas estudando e lecionando, estão cada vez mais obsoletos. Perguntei para um grupo de graduandos se eles conheciam o que é S&OP (sales & operations planning) e se tinham tido aula de Python, e eles não entenderam nem a pergunta..

No mundo atual, é cada vez mais difícil (e caro) desenvolver novos medicamentos. Gastos militares exponencialmente caros, capazes de falir um país.

Seremos engolidos pela complexidade?

Trilha sonora: Led Zeppelin, Starway to Heaven

O colapso das sociedades complexas

“O colapso das sociedades complexas”, de Joseph Tainter, sustenta que a complexidade tem um custo orgânico. Sociedades complexas demais podem implodir, por não ter energia suficiente para sustentar tal organização.

O case ilustrativo é o do Império Romano, que cresceu adquirindo outros reinos ao redor, até chegar num ponto em que sustentar o aparato militar e administrativo se tornou um fardo tão pesado que o deixou vulnerável a ataques.

O crescimento das sociedades

As sociedades antigas eram muito simples, pequenas, com poucas distinções além das biológicas (como idades e sexo). Tais sociedades tinham poucas dezenas de profissões. Para efeito de comparação, estima-se que atualmente haja de 10 a 20 mil profissões.

O colapso é uma simplificação abrupta da sociedade.

A complexidade

A complexidade se manifesta através da criação de controles e estruturas para fazer a vida mais simples. Deste ponto de vista, a complexidade serve para simplificar.

Por que as sociedades ficam mais complexas?

Porque é isto bom para resolver problemas igualmente complexos.

Ex. O ataque terrorista de 11/09/2001 gerou mais controle, mais regulação, mais agências; tudo isso pago com impostos da sociedade, ou o tempo e energia de pessoas, com mais filas e burocracia nos aeroportos.

Exemplo de sociedades estudadas pelo Dr. Tainter:

  • Império romano
  • Império Hitita da Anatólia
  • Império Zhou do sudoeste (China)
  • Reino antigo do Egito
  • Povos do norte do México
  • e muitos outros

A Complexidade é uma função econômica

A complexidade não é gratuita. Ela tem um custo metabólico, em analogia aos corpos de animais. Um ser humano tem complexidade e custo metabólica infinitamente maior do que uma mosca, por exemplo.

No caso da sociedade, tais custos se traduzem em tempo, dinheiro e energia.

Antes da era dos combustíveis fósseis, as pessoas tinham que trabalhar mais para sustentar o acréscimo de custos.

O ciclo do aumento da complexidade:

– Traz benefícios,

– Aumenta custos,

– A cada ciclo, há diminuição do retorno.

Espiral energia-complexidade

A complexidade precisa de energia.

Energia sobrando leva a mais complexidade, dada a inventividade do ser humano.

Caso: o colapso do Império Romano

O Império Romano cresceu conquistando províncias, sustentada por pilhagem, taxas e pressão inflacionária.

Pilhagem é a captura da energia do passado, na forma de metais, arte, armas, pessoas etc. Porém, essa captura é de curto prazo, só pode ser feita uma vez no mesmo local. A conquista gera riqueza, entretanto é necessário conquistar mais para continuar crescendo.

Para manter os territórios e conquistar outros, é necessário um crescente aparato militar e administrativo. Isso leva a um aumento do exército e de funcionários.

Na época de Roma, a fonte definitiva de energia era o Sol.

A agricultura tem o seu limite de produção, e fazendeiros produzem pouco excesso per capita.

Outra fonte de recursos eram os altos impostos, tão altos que os fazendeiros não eram capazes de acumular reservas – então não podiam suportar grandes famílias.

Quando uma família não conseguia pagar as altas taxas, outras famílias tinham que compensar. Havia casos de vilas inteiras que tinham que pagar por outras.

Uma terceira fonte de financiamento era a inflação. A hiperinflação (tão conhecida dos brasileiros pré-plano Real) mostrou suas garras em Roma, corroendo o valor do denário da população. A inflação é uma forma de assaltar a carteira das pessoas sem apontar uma arma em suas cabeças, mas com efeitos igualmente perversos.

Declínio populacional, pragas, crises, ataques externos e guerra civil constante levaram Roma à bancarrota.

A complexidade causa danos sutis, imprevisíveis e cumulativos.

A sociedade pode ser destruída pelo custo de se sustentar.

Conseguiremos superar limites?

Passamos milhares de anos sem inovar, ou com pouquíssimas inovações.

Mas, no mundo atual, a inovação está presente, e é central no dia-a-dia.

Achamos que sempre podemos superar os limites a partir da inovação. Será a tecnologia suficiente?

Palavras do pesquisador Nicholas Rescher: a pesquisa está se tornando cada vez mais complexa, com retornos decrescentes.

Uma taxa constante de inovação precisa de mais e mais recursos.

As descobertas fáceis, o fruto baixo a ser colhido, já o foi. Antigamente, o inventor era um pensador solitário que fazia descobertas na garagem de casa. Hoje, os times de pesquisa são enormes e multidisciplinares, exigindo equipamentos e instalações de milhões de dólares.

Em saúde, em especial remédios, há custos cada vez maiores para retornos menores.

Gastos militares crescem em equipamentos cada vez mais sofisticados.

É possível que o planeta Terra inteiro tenha se tornado algo comparável com o Império Romano… Devemos tomar cuidado para a complexidade não nos engolir.


Ideias técnicas com uma pitada de filosofia

https://ideiasesquecidas.com/

Sobre cisnes negros

Morangos poliploides invadem a Terra

Mas o que são morangos poliploides? Algum tipo bizarro de morango mutante com superpoderes? Sim, isso mesmo.

Lamento dizer que os morangos poliploides já invadiram a Terra, e já fazem parte do nosso cotidiano. São os morangos enormes, doces e cheirosos que compramos na feira e no mercado. O seu superpoder é ser obeso, muito mais do que o morango comum.

Esta história começou com o meu amigo Marco Figura. Ele comprou sementes de morango e as plantou em seu quintal, num passado não muito distante. Os morangos, porém, deram frutos mirradinhos, sem graça, sem cheiro nem textura do morango “normal”.

Ele ficou sabendo que os seus morangos esquisitos eram diploides, e que para serem grandes e suculentos como os do mercado, deveriam ser poliploides. Como o Marco é alguém muito inteligente, imediatamente notou a incoerência. “Como assim, é óbvio que são diploides. Todos os seres que conheço são diploides”.

Explicação para nós, não tão técnicos: em nossas células, temos dois cromossomos, um do pai e outro da mãe. Por isso, somos diploides. Um gene é como se fosse uma receita (digamos, como pintar a cor dos olhos). Os genes ficam juntos num cromossomo. Cada cromossomo é como se fosse um livro. A biblioteca inteira de livros é chamada de DNA.

Os mamíferos são diploides. Via de regra, os animais são diploides. Entretanto, o poliploidismo pode ocorrer com mais frequência em plantas.

No caso do morango, tem-se tipos com quatro, oito, dez cromossomos, por exemplo.

Alguns pesquisadores especulam que o poliploidismo tem correlação com o tamanho. Imagine assim. Cada célula tem que carregar a biblioteca inteira do DNA. Se a biblioteca tem 16 vezes o tamanho, a célula como um todo tem de ser maior. Isto, para cada célula! Daí o gigantismo dos frutos.

É lógico que não há almoço grátis no mundo real. Para cada causa, há uma consequência. A desvantagem de ser poliploide é que a espécie torna-se “pesada”, mais difícil de evoluir, e portanto, mais fácil de ser extinta. Afinal, esta tem que trocar 4, 8, 16 cromossomos para mudar alguma característica evolutiva.

O site a seguir tem uma lista bem completa de espécies de morangos: https://strawberryplants.org/genetics-of-strawberry-plants/

Se já tenho dois cromossomos de informação para fazer a mesma receita, para que preciso de 16? É uma redundância, um desperdício de recursos. A planta gastar tanta energia nos frutos significa que ela gasta menos energia em outros itens, digamos se protegendo de concorrentes ou parasitas. E aí que entra o ser humano, escolhendo os melhores morangos, acabando com os concorrentes e parasitas, provendo fertilizante, para que a espécie mimada sobreviva a todas as dificuldades.

Todos os morangos da feira-livre de domingo são poliploides. Isto é fruto de milhares de anos de seleção artificial promovida pelo ser humano, gerando esta espécie bizarra de morango mutante, obeso e preguiçoso que já dominou o mundo dos morangos.

O irônico é que o morango “esquisito” é o morango natural, enquanto o morango “normal” que conhecemos é o verdadeiro esquisito do ponto de vista da natureza.

Todas as plantas domesticadas atuais são assim. Outro caso bizarro é o da uva. No mercado, compramos uvas sem sementes, enormes e doces como balas de caramelo. Quando eu era criança, as uvas tinham sementes e eram meio azedas. A pergunta, como uma planta que costumava ter sementes agora não tem? E como uma uva sem sementes pode se reproduzir? Só com o auxílio do ser humano.

Uma consequência. Quando o ser humano sumir da face da Terra, irão também sumir todos os animais e plantas domesticados por ele. Os morangos poliploides, uvas sem semente e cachorros de madame são os primeiros da fila. Mas, também, as espécies altamente especializadas no ser humano, como o mosquito da dengue.

E, neste mundo pós-humanos, todos os morangos serão como os morangos do Marco Figura. Selvagens, mirrados e prontos para a briga!

Fontes de leitura e links:

https://uanews.arizona.edu/story/when-plants-go-polyploid

https://medium.com/plant-cell-extracts/up-sizing-the-tale-of-the-polyploid-giants-508f9f7db

https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/howmanychromosomes

https://strawberryplants.org/genetics-of-strawberry-plants/

Ideias técnicas com uma pitada de filosofia: https://ideiasesquecidas.com/

Resposta ao enigma na teoria da evolução

Ou balde de Lego x balde de tinta!

A questão colocada em post anterior, perguntava por que não somos todos iguais após várias gerações.

Um indivíduo passa seu material genético aos filhos. Cada filho terá 50% dos genes.

Os netos terão 50% dos genes dos filhos, diluindo o ancestral original a 25%.

Na décima geração, será diluído por 1024, 0,01%, até que nada sobrará do material original. Cadê a vantagem evolutiva de um gene?

O raciocínio acima é válido, foi utilizado para apontar uma contradição na Teoria da Evolução de Charles Darwin, que efetivamente não conseguiu responder a mesma. A resposta definitiva só veio após os trabalhos de Gregor Mendel, sobre genes. Esta história está bem detalhada no livro “Brilliant Blunders”, do escritor de ciência popular Mário Lívio.

A resposta é que o tal enigma acima seria verdade se fossemos baldes de tinta, infinitamente misturáveis e divisíveis.

Porém, o material genético está mais para um balde de Lego, não é infinitamente divisível e misturável.

Cada gene, digamos o que determina a cor dos olhos, é como se fosse uma pecinha de Lego.

Cada filho recebe as peças de Lego do pai e da mãe.

Ou seja, pensando somente nos genes, se um gene for passado para pelo menos um dos filhos em cada geração, ele terá sobrevivido idêntico mesmo após inúmeras gerações! (Desconsiderando mutações, que têm uma porcentagem muito pequena).

Se um gene der alguma vantagem competitiva, ou se o indivíduo pai for alguém com muito poder (um imperador, um rei), que consegue ter muitos descendentes, ele vai conseguir multiplicar os genes pela população e talvez até hoje tenhamos os seus genes (exemplo, traços do conquistador Genghis Khan estão presentes até hoje em 1 de cada 200 homens). Um verdadeiro “gene egoísta”, termo do pesquisador Richard Dawkins!

Bônus: A história acima me lembra o conto do mulá Nasrudin e a sopa.

Um dia, o mulá Nasrudin recebeu a visita de um conhecido, que lhe trouxe um ganso. O mulá fez uma sopa com a ave, e compartilharam o jantar.

No dia seguinte, um parente do conhecido bateu à porta de Nasrudin, querendo partilhar da sopa (mas sem trazer nada).

E, assim sucessivamente, vieram os amigos dos parentes do conhecido original, querendo um pouco da sopa (e sem trazer ingredientes novos):

  • Olá, eu sou o amigo do amigo do amigo do amigo do parente do conhecido que lhe trouxe o ganso.

Nasrudin prontamente o convidou para jantar, e após um tempo, trouxe uma tigela de água quente.

  • O que é isso? – perguntou a visita.
  • É o que sobrou da sopa da sopa da sopa da sopa da sopa da sopa do seu amigo do amigo do amigo do amigo do parente do conhecido que me trouxe o ganso!

Links:

Post original.


O livro de receitas de 1 gigabyte


https://www.livrariacultura.com.br/p/livros/ciencias-exatas/tolices-brilhantes-46504292

Um enigma na teoria da evolução


Qual o erro no raciocínio abaixo?

A Teoria da Evolução, de Darwin, é a da seleção natural. Aqueles mais aptos a sobreviver numa determinada condição ecológica têm maior probabilidade de gerar descendentes do que os menos aptos, que são eliminados.

Imagine que numa população surja um ser com uma mutação que lhe dê vantagem competitiva. Este vai ter maior probabilidade de reproduzir. As suas crias terão 50% do código genético dele, e 50% dos genes da mãe.

Como ele é o único indivíduo que tem a vantagem genética, podemos assumir que a mãe não tem a mesma vantagem.

Os netos terão 50% dos genes dos filhos, diluindo o ancestral original a 25%.

Na geração seguinte, divide pela metade de novo, 12,5%.

Na décima geração, será diluído por 1024, 0,01% dos genes do ancestral original.

Portanto, qualquer seja a vantagem genética do indivíduo original, esta vai ser diluída ao longo do tempo e vai desaparecer!

E mais, como essa mistureba genética vai diluindo todos os genes de todos, ao longo de muitas gerações todos os indivíduos serão iguais! É como começar com baldes de tinta de cores diferentes. Misturo verde com azul, depois misturo isto com a mistura de vermelho e amarelo, e assim sucessivamente. Todos os baldes tenderão a cinza, no final!

Entretanto, não somos todos cinza, o que mostra que o argumento acima tem um ou mais erros.

Daqui a uma semana, mais ou menos, comento neste espaço.