A evolução do olho - acréscimos

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Um "rabisco" que cresceu tanto ao ponto de:

1) Começar a prejudicar sua própria edição, e me atrapalhar.

2) Merecer uma blogagem isolada.

3) Ser aqui exposto, criticado, elaborado e futuramente, deste rascunho, fazer parte de meu pretencioso cartapácio sobre a evolução do olho,

• Olho e A Redutibilidade de Sua Complexidade - Um conjunto de notas sobre a evolução dos olhos dos animais.

Citando o personagem de mim mesmo, o 'profeta' Francisco, O Herege:

Eu lhes darei poderosas armas, evolucionistas. Usai-as bem, e atingi os criacionistas bem no meio da fundamentalista e dogmática testa.


Assim, 'dedos à obra'...



Texto fora do contexto é pretexto


A citação de Darwin, retirada de seu contexto, "a pretexto", pelos criacionistas e defensores do D.I. (para quem já me leu sobre isso, um pleonasmo):

Confesso abertamente: parece-me um absurdo do mais alto nível supor que o olho - com todos os seus dispositivos inimitáveis para o ajustamento do foco a diferentes distâncias, para a recepção de quantidades distintas de luz e para a correção de desvios cromáticos e esféricos - teria se formado por meio da seleção natural. - Chales Darwin, em "A Origem das Espécies"

A citação completa:

Supor que o olho com todos os seus dispositivos para ajustar o foco a distâncias diferentes, para admitir quantidades de luz diferentes, e para a correção de aberração esférica e cromática, podia ter sido formado pela seleção natural parece, confesso livremente, absurdo no mais alto grau. Quando foi dito pela primeira vez que o sol estava parado e o mundo girava à sua volta, o senso comum da humanidade declarou que essa doutrina era falsa; mas conforme todos os filósofos sabem, em ciência não se pode confiar no velho lema Vox populi, vox Dei. A razão diz-me que se for possível mostrar que existem numerosas gradações desde um olho simples e imperfeito até um olho complexo e perfeito, cada gradação sendo útil para o seu possuidor, como certamente é o caso; se, além disso, o olho alguma vez variar e as variações forem herdadas, como certamente também é o caso; e se tais variações forem úteis para qualquer animal sob condições de vida em mudança, então a dificuldade em acreditar que um olho perfeito e complexo podia ser formado por seleção natural, embora insuperável pela nossa imaginação, não devia ser considerada como subversiva da teoria.

Charles Darwin, The Origin of Species [A Origem das Espécies], 1859, p. 133:



Distorções desta citação impregnam, diria perigosamente, até divulgação científica, como pode-se ver aqui:

A descoberta teria ajudado bastante Charles Darwin (1809-1882), uma vez que o autor da Teoria da Evolução achava absurdo propor que o olho humano teria evoluído a partir de mutações espontâneas e pela seleção natural.

Divulgação Científica; Olho da evolução; 3/11/2004 - http://www.agencia.fapesp.br/

Deste texto e de seus relacionados, incluindo as inúmeras pesquisas que tem sido feitas recentemente neste campo, tenho de tirar uma importante parte para meu artigo "ex-Knol" sobre a evolução do olho. As traduções e edições abaixo são o primeiro esboço do que será acrescentado, e como se perceberá, requerem uma determinada mudança de estilo em relação aos abstracts originais, para se tornarem coerentes com um texto amplo sobre o tema.



O que é afirmado sem base científica também pode ser descartado sem base científica. - Christopher Hitchens





Platynereis dumerilli

Segundo estudo realizado pelos cientistas alemães Detlev Arendt e Jochen Wittbrodt, do Laboratório Europeu de Biologia Molecular (European Molecular Biology Laboratory em Heidelberg, na Alemanha), publicado na edição de 29 de outubro da revista Science, descobriu-se células sensíveis à luz que, no passado distante, funcionavam no cérebro de alguns invertebrados, depois de sucessivas etapas evolutivas, elas acabaram tornando-se células do cérebro de vertebrados, transformando-se nos cones e bastonetes, as estruturas essenciais para o eficiente sistema de visão dos mamíferos e outros cordados, como as aves.

Esta descoberta de uma migração de células cerebrais não chega a ser realmente surpreendente, pois ainda hoje possuímos células em nossos cérebros que detectam luz e influenciam em nosso relógio biológico.

Para se chegar à conclusão de que provavelmente houve, há milhões de anos, um ancestral comum entre vertebrados e invertebrados com uma espécie de olho no cérebro, os pesquisadores europeus analisaram um animal em notável estase evolutiva (i.e., nenhuma mudança, os popularmente chamados, e erroneamente, "fósseis vivos"), o Platynereis dumerilli, uma espécie de anelídeo, um poliqueta marinho que há cerca de 500 milhões de anos não sofre nenhuma grande transformação evolutiva, há pelo menos 500 milhões de anos, a não ser, como único ponto divergente, a localização desses grupos de células, as quais não apresentam significativa diferença com os fotorreceptores de um ser humano, e consequentemente de todos os mamíferos, e se nestes, de todos os cordados, e os de marinho que não sofre nenhuma grande transformação evolutiva.

A ancestralidade comum é sustentada por "impressões digitais" moleculares encontradas nos dois grupos de células, além da presença comum também de um pigmento como a opsina. 

Dois tipos de células fotorreceptoras são encontrados em vertebrados e invertebrados. O aparelho fotossensível em vertebrados tem um cílio sensorial, enquanto que o olho composto de invertebrados é do tipo rabdomérico. O trabalho de Arendt et al. examina a evolução dos olhos dos animais, comparando os tipos de células fotorreceptoras no verme de simetria bilateral. O olho dos vertebrados é comparado com o poliqueta, que é considerado, sob todas as evidências, como ancestral comum de insetos e vertebrados. O Platynereis possui o tipo de células fotorreceptoras rabdoméricas mas também tem uma estrutura cerebral com o fotorreceptor ciliar. Assim, um complexo cérebro ancestral fotossensível pode ter exibido os dois tipos, rabdomérico e ciliar. Além disso, fotorreceptores rabdoméricos dos olhos de invertebrados são mais estreitamente relacionados com as células ganglionares da retina dos vertebrados, enquanto que os cones e bastonetes da retina de vertebrados relacionam-se com uma população de fotorreceptores ciliares localizados no cérebro invertebrado. Ref.: New Light on the Vertebrate Eye. Sci. STKE 2004, tw401 (2004).


Opsinas

Opsinas são as moléculas fotorreceptoras universais de todos os sistemas visuais no reino animal. Elas podem mudar a sua conformação de um estado de repouso para um estado de sinalização sobre a absorção de luz, que ativa a proteína G, resultando em uma cascata de sinalização que produz respostas fisiológicas. Este processo de captura de um fóton e transformá-lo em uma resposta fisiológica é conhecido como fototransdução. Técnicas de clonagem recentes tem revelado a natureza rica e diversa dessas moléculas, encontradas em organismos que vão desde águas-vivas para os seres humanos, o funcionamento dos sistemas de fototransdução visuais e não visuais e as enzimas fotoisomerases. Ref.: Yoshinori Shichida and Take Matsuyama; Evolution of opsins and phototransduction; Phil Trans R Soc B 12 October 2009: 2881-2895. 

Structure spatiale des opsines - www.inrp.fr

Os fotorreceptores ciliares dos vertebrados não são tão distintos dos fotorreceptores rabdoméricos invertebrados como às vezes se pensa. Informações recentes sobre a filogenia das opsinas ciliares e rabdoméricas ajudaram na construção das prováveis vias evolutivas seguidas. Pistas para os fatores que levaram a retina de vertebrados inicialmente a se tornarem invaginadas podem ser obtidas através da combinação de conhecimentos recentes sobre a origem da via para re-isomerização de retinóides com conhecimento da impossibilidade de se submeter opsinas ciliares fotoreversas, juntamente com a consideração das restrições impostas ao abrigo da luz em níveis muito baixos no fundo do oceano.  A investigação da origem de classes de células da retina de vertebrados fornece suporte para a noção de que os cones, bastonetes e células bipolares todas originaram-se de um fotorreceptor primordial ciliar, enquanto que as células ganglionares, células amácrinas e células horizontais provenientes de todos os fotorreceptores rabdoméricos. O conhecimento das diferenças moleculares entre cones e bastonetes, juntamente com o conhecimento da via de sinalização escotópica, proporciona uma compreensão da evolução dos bastonetes varas e dos circuitos dos bastonetes da retina. Assim, foi possível propor um cenário plausível para a sequência de passos evolutivos que levaram ao surgimento de fotorreceptores e retina dos vertebrados. Ref.: Trevor D. Lamb; Evolution of vertebrate retinal photoreception; Phil Trans R Soc B 12 October 2009: 2911-2924.

O artigo D. Arendt, K. Tessmar-Raible, H. Snyman e J. Wittbrodt e outros; Ciliary Photoreceptors with A Vertebrate-Type Opsin in an Invertebrate Brain, Science 29 October 2004: Vol. 306 no. 5697 pp. 869-871; DOI: 10.1126/science.1099955, pode pode ser lido no site da revista Science, em www.sciencemag.org. Abstract em: http://www.sciencemag.org/content/306/5697/869.abstract

Artigos e correspondências relacionadas:

Fritzsch B, Piatigorsky J, Tessmar-Raible K, Jékely G, Guy K, Raible F, Wittbrodt J, Arendt D. Ancestry of Photic and Mechanic Sensation?; Science. 2005 May 20;308(5725):1113-1114.

Elizabeth Pennisi; Worm's Light-Sensing Proteins Suggest Eye's Single Origin; Science 29 October 2004: Vol. 306 no. 5697 pp. 796-797; DOI: 10.1126/science.306.5697.796a

David C. Plachetzki, Caitlin R. Fong and Todd H. Oakley; The evolution of phototransduction from an ancestral cyclic nucleotide gated pathway; Proc. R. Soc. B 7 July 2010 vol. 277 no. 1690 1963-1969

Nilsson D.E., Arendt D.; Eye evolution: the blurry beginning; Curr Biol. 2008 Dec 9;18(23):R1096-8.

Pavel Vopalensky and Zbynek Kozmik; Eye evolution: common use and independent recruitment of genetic components; Phil Trans R Soc B 12 October 2009: 2819-2832.

Os passos de um sistema básico de visão

A morfologia e mecanismos moleculares das células fotorreceptoras animal e olhos revelam um padrão complexo de duplicações e cooptação de módulos genéticos, levando a um grande número de diferentes sistemas sensíveis à luz que têm muitos componentes, e nos quais as homologias claras são raras. Com base nos achados morfológicos e moleculares, discutem-se os requisitos funcionais da visão e como estas têm limitado a evolução dos olhos. O fato de que a seleção natural atua na evolução dos olhos e nas consequências do comportamento guiado pela visão leva a um conceito de evolução pontuada, onde os sistemas sensoriais evoluem por uma aquisição sequencial de tarefas sensoriais.

Há a identificação de quatro inovações fundamentais que, uma após a outra, abriram o caminho para a evolução de olhos eficientes. Estas inovações são: (i) fotopigmentos eficientes, (ii) a direcionalidade através de pigmentos de triagem, (iii) o dobramento da membrana do fotorreceptor, e (iv) a óptica de focalização. Seqüência evolutivas são sugeridas, a partir de monitoramento não-direcional da luminosidade ambiente e levando à comparações de luminosidades dentro de um cenário, em primeiro lugar por um modo de processamento (um processo similar a uma digitalização) e mais tarde através de canais paralelos de processamento espacial na visão. Ref.: Dan-Eric Nilsson; The evolution of eyes and visually guided behaviour; Phil Trans R Soc B 12 October 2009: 2833-2847.

Euprymna scolopes

Há evidências que os órgãos bioluminescentes da lula Euprymna scolopes possuem a capacidade molecular, bioquímica e fisiológica de detecção de luz. Análises de transcriptoma revelaram a expressão de genes que codificam as principais proteínas de transdução visual em tecidos de órgãos bioluminescentes, incluindo a isoforma da opsina, a mesma que ocorre na retina. Eletrorretinograma demonstrou que o órgão responde fisiologicamente à luz, e experimentos de imunocitoquímica localizada de múltiplas cascatas de proteínas de transdução visual para tecidos que produzem luz por simbiontes bacterianos. Estes dados fornecem evidências de que os tecidos de órgãos bioluminescentes, contendo os simbiontes que servem como fotorreceptores extraoculares, com potencial para detectar diretamente a bioluminescência produzida por seus parceiros bacterianos. Ref.: Deyan Tong et al; From the Cover: Evidence for light perception in a bioluminescent organ; Proc. Natl. Acad. Sci. USA 16 June 2009: 9836-9841.

Euprymna scolopes - domescobar.blogspot.com

Fotorreceptores microvilares e ciliares

A visão espacial em diferentes organismos é mediada por duas classes de fotorreceptores: microvilares e ciliares. Recentemente, outras células fotossensíveis implicadas em funções não visuais, dependentes de luz, foram identificadas na retina de mamíferos. Um fotopigmento não descrito, melanopsina, subjacente a estas fotorrespostas, tem sido proposto como tendo mecanismos de transdução que podem ser semelhantes ao regime lipídico de sinalização de receptores microvilares invertebrados, ao invés da cascata de nucleotídeos cíclico dos vertebrados. Melanopsina tem uma origem antiga em deuterostômios, e manifesta-se morfologicamente em 2 classes distintas de células no tubo neural do anfioxo, o mais basal cordado existente: ocelos pigmentados, e células Joseph. No entanto, ao então conhecimento, sua fisiologia e fotossensibilidade alegada nunca tinha sido investigadas. A dissociação dos dois tipos de células demonstraram de forma conclusiva pela recodificação por eletrodos que são fotorreceptores primários; seu potencial receptor é despolarizante, acompanhado por um aumento na condutância da membrana. A ação de picos do espectro na região do azul, ≈ 470 nm, mostrou-se semelhante à absorção de melanopsina in vitro. A condutância luz-dependente retifica-se interiormente, íons Na (sódio) e Ca (cálcio) estão diferencialmente implicados nos dois tipos de células. Fluorescência de imagem do Ca revela que a fotoestimulação rapidamente mobiliza cálcio das reservas internas. A molécula 1,2-bis (2-aminophenoxy) etano-N,N,N»N'-tetraacetato intracelular que compromete severamente a foto-resposta, indicando que a luz evocando elevação de Ca é um evento importante na fotoexcitação. Estas observações suportam a noção de que a linhagem dos fotorreceptores por microvilosidades e seus associados de sinalização luminosa da via também evoluíram nos cordados. Assim, as células Joseph e os ocelos pigmentados do anfioxo podem representar um elo entre os ancestrais rabdoméricos como sensores de luz presentes nos prebilaterais e os fotorreceptores circadianos dos vertebrados superiores. Ref.: María del Pilar Gomez, Juan M. Angueyra and Enrico Nasi; Light-transduction in melanopsin-expressing photoreceptors of Amphioxus; Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2 June 2009: 9081-9086. 

Anfioxo - www.pucrs.br

Cascata de fototransdução

A cascata de fototransdução divergiu em diferentes espécies, como os mediados por transducina nos bastonetes e cones de vertebrados, pelo tipo G_q de proteína G em insetos e moluscos no tipo rabdomérico de células fotossensíveis visuais e células ganglionares da retina de vertebrados, e pelo tipo G_o de proteína G no tipo vieira ciliar em células visuais. Investigações da cascata de fototransdução de uma água-viva pré-bilateral, o animal mais basal com olhos com lentes e células visuais do tipo ciliar semelhantes aos olhos dos vertebrados, permitem examinar a similaridade ao nível molecular e bter uma implicação da origem da cascata de fototransdução dos vertebrados. Nestas pequisas são apresentadas que as funções do pigmento opsina baseada como um pigmento sensível ao espectro do verde aciona o Tipo G_s da cascata de fototransdução de proteínas G mediada nas células ciliadas do tipo visual dos olhos da água-viva. Também demonstra-se o aumento do cAMP dependente de luz nas células visuais de medusas e células HEK293S expressando a opsina de medusas. A cascata foi identificada pela primeira vez distintas das cascatas de fototransdução conhecidas de pré-bilaterianos, mas apresentaram uma semelhança parcialmente significativa com as células visuais do tipo ciliar de vertebrados e moluscos, porque todos os nucleotídeos cíclicos envolvidos são sinalizados. Estas semelhanças implicam uma origem monofilética das cascatas de fototransdução ciliar distribuídos a partir dos pré-bilaterianos para os vertebrados.

Mitsumasa Koyanagi, et al; Jellyfish vision starts with cAMP signaling mediated by opsin-Gs cascade;Proc. Natl. Acad. Sci. USA 7 October 2008.


As "cubomedusas"

As chamadas Box Jellyfish ('cubomedusas' ou 'medusas caixa') possuem um sistema visual único, composto por 24 olhos de quatro tipos morfológicos. Além disso, as águas-vivas do tipo 'caixa' exibem vários comportamentos orientados visualmente, incluindo desvio de obstáculos e de atração pela luz. Existe um desconhecimento completo de que tipo de informações visual as medusas 'caixa' utilizam para a realização desses comportamentos. Contraste e luminosidade são quase certamente envolvidos, mas também é possível que as águas-vivas 'caixa' extraiam informações do colorido de seu entorno. A possível presença de visão de cores nestas águas-vivas tem sido investigadas utilizando métodos eletrofisiológicos e imuno-histoquímicos comportamentais. No entanto, os resultados destes estudos são, até certo ponto conflitantes e inconclusivos. Apresentou-se resultados de investigações sobre o sistema visual da água-viva 'caixa' da espécie Chiropsella bronzie, usando microespectrofotometria e imunohistoquímica. Estes resultados indicam fortemente que apenas um tipo de pigmento visual está presente na parte inferior das lentes dos olhos e superiores, com um pico de absorção de cerca de 510 nm. Além disso, o pigmento visual parece sofrer branqueamento, semelhante ao dos pigmentos visuais dos vertebrados. Ref.: Megan O'Connor; Visual pigment in the lens eyes of the box jellyfish Chiropsella bronzie; Proc. R. Soc. B 22 June 2010 vol. 277 no. 1689 1843-1848

Uma "cubomedusa" - Box jellyfish, the most poisonous animal in the World

Tripedalia cystophora

Os olhos dos animais são morfologicamente diferentes, evidentemente. Sua montagem, no entanto, sempre depende do mesmo princípio básico, ou seja, fotorreceptores localizados nas proximidades de um revestimento de um pigmento escuro. Cnidaria, sendo o "grupo irmão" provável para os Bilateria são as primeiras ramificações de filo com um sistema visual bem desenvolvido. Mostra-se que o tipo de olhos em câmera da medusa cubozoana, Tripedalia cystophora , usa blocos de construção genética típica dos olhos de vertebrados, nomeadamente, uma cascata de fototransdução ciliar e via melanogênica. A descoberta destes achados indicativos de paralelismo fornece uma introspecção na evolução do olho. Combinados, os dados disponíveis favorecem a possibilidade de que os olhos de cubozoan e vertebrados surgiram pela contratação independente de genes ortólogos durante a evolução. Ref.: Zbynek Kozmik, et al; Assembly of the cnidarian camera-type eye from vertebrate-like components; Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1 July 2008: 8989-8993.

Tripedalia cystophora - www.montereybayaquarium.org

A dupla função da melanopsina

Em mamíferos, respostas não visuais à luz tem sido mostradas como envolvendo células ganglionares retinais intrinsecamente fotosensíveis (intrinsically photosensitive retinal ganglion cells, ipRGC) que expressam melanopsina e que são moduladas por entrada de impulsos tanto de bastonetes como cones. Recentes evidências in vitro sugerem que a melanopsina possui dupla função, fotosensória e fotoisomerase, que se pensava ser uma característica única de fotopigmentos rabdoméricos de invertebrados. Em células cultivadas que normalmente não respondem à luz, a expressão heteróloga de melanopsina de mamíferos confere sensibilidade à luz que pode ser restaurada pela estimulação prévia com comprimentos de onda adequados. Usando três diferentes testes fisiológicos e comportamentais, mostra-se que esta se traduz em propriedade in vitro para respostas não visuais dependente de melanopsina in vivo. 

New visual pathway from retina to the SCN. - www.nature.com

Encontrou-se que a pré-estimulação com luz de comprimento de onda não só restaura, mas melhora a única unidade de respostas neurônios SCN (suprachiasmatic nucleus, ou NSQ, núcleo supraquiasmático) a luz de 480 nm, enquanto que o estímulo apenas por comprimento de onda longo falhou em obter qualquer resposta. Registros em camundongos Opn4-/- confirmam que a melanopsina provê a principal entrada de impulsos fotosensórios ao SCN. Além disso, demonstrou-se que melanopsina é necessária para a intensificação da resposta, pois esta capacidade é abolida no knockout dos camundongos. A eficiência do efeito de aumento de luz depende do comprimento de onda, irradiância e duração. Exposição anterior a luz de comprimento de onda longo também intensifica mudanças de fase da atividade locomotora e constrição pupilar induzidas por comprimento de onda curto, de acordo com a expressão de uma função fotoisomerase, como nas respostas não visuais à luz. Ref.: Ludovic S. Mure, Camille Rieux, Samer Hattar, Howard M. Cooper; Melanopsin-Dependent Nonvisual Responses: Evidence for Photopigment Bistability In Vivo; J Biol Rhythms 1 October 2007: 411-424.

Recomendações

Uma blogagem atraente, digestiva, simples e bem ilustrada: Ventos do Universo - História da luz: OLHO (1)

Estamos de pé sobre os ombros de bilhões de vidas genéticas que nos dão esse corpo geneticamente perfeito, esse cérebro geneticamente perfeito que levou milhares de anos para evoluir, de modo a podermos manter essa conversação abstrata. Se estamos aqui para sermos corporificados na maior máquina evolucionária que já existiu - nosso corpo e nosso cérebro humano - então adquirimos o direito de perguntar "e se..." - Frank Herbert, em Duna



Divulgar o conhecimento é uma atividade que tem de ser encarada de maneira similar ao evangelizar religioso, propagando a ciência como a palavra mais elaborada e próxima da verdade dos homens, e como uma cruzada incansável contra a ignorância. Ambas práticas, garantirão nossa sobrevivência como espécie pelo mais longo período de tempo. - Até prova em contrário, eu mesmo.

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A origem da Lua - I

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A formação de nosso satélite é um problema antigo, desde o nascimento da moderna Astrofísica:

• Formação da Lua - Um ensaio sobre as diversas hipóteses de formação de nosso satélite.

• Novos estudos sugerem que a formação da Terra e da Lua pode ter ocorrido depois do que pensávamos - eternosaprendizes.com

• Lunar geology - www.popastro.com

Abaixo, tradução de um interessante artigo sobre a hipótese Big Splash de formação da Lua.

Shigeru Ida, Robin M. Canup, Glen R. Stewart ; Lunar Accretion from an Impact-Generated Disk; Department of Earth and Planetary Sciences, TokyoInstitute of Technology, Meguro-ku, Tokyo 152. Japan+ LASP, University of Colorado, Boulder, CO80309-0392, USA



http://www.xtec.es/recursos/astronom/moon/canupe.htm



Abstract


A formação da Lua é ainda um problema em aberto. Uma hipótese possível é a formação de um disco de acreção [Nota 1] circunterrestrial que foi gerado por um impacto gigante sobre a Terra. Simulações diretas de N-corpos indicam que um único grande satélite acresceu-se a partir do disco em uma escala de tempo de um mês a um ano. É apresentada uma relação direta entre o tamanho do satélite formado e a configuração inicial do disco, que dá uma importante pista para o problema de formação da Lua.

O texto

Muitos modelos têm sido propostos para a formação da Lua, mas ninguém conseguiu demonstrar satisfatoriamente a formação. O popular "Impacto Gigante" (Big Splash), afirma um cenário que um proto-planeta do tamanho de Marte atingiu a proto-Terra [Nota 2] e gerou um disco de detritos circunterrestrial partir do qual acresceu-se a Lua. Este cenário foi favorecido, pois pode bem ter em conta para as características dinâmicas e geoquímicas da Lua (o grande momento angular do sistema Terra-Lua, o esgotamento dos voláteis e ferro). Muitas simulações hidrodinâmicas (um método de partículas "suavizadas", derivadas) modelaram o processo de impacto. Calculou-se o impacto entre dois grandes protoplanetas, com núcleos de ferro e mantos de silicato e acompanhou-se a evolução orbital dos escombros após o impacto em curto espaço de tempo (~ alguns períodos orbitais). Verificou-se que um impacto de um corpo do tamanho de Marte geralmente resulta na formação de um disco circunterrestrial ao invés da formação direta de um amontoado de escombros. (Esta tendência é mais evidente nas simulações recentes.) A massa do disco é geralmente menor do que 2,5 ML, onde ML é a massa lunar atual (= 0,0123 MT; sendo MT a massa da Terra). A maior parte do material do disco é distribuído perto ou no interior do raio R do limite de Roche (~ 2,9 Re, onde Re é o raio da Terra) se o momento angular do impacto é de 1-2 MASTL, onde MASTL é o momento angular do atual sistema Terra-Lua. Dentro e próximo do limite de Roche a força das marés da Terra inibe o crescimento acrecional.  
 
O cálculo do acréscimo publicado somente é Canup Esposito e com uma abordagem dinâmica de gás. Eles aproximaram partículas disco como partículas em uma caixa e acompanhou a evolução da função de distribuição em massa em diversas regiões do disco, a evolução da velocidade de modelagem, incorporação, e repercussão das partículas do disco. Eles mostraram que, em geral, muitas luas pequenas são formadas inicialmente ao invés de uma única grande lua e concluiu que a maneira mais simples para formar a Lua. O presente porte é iniciado com pelo menos uma massa de material lunar fora do limite de Roche. No entanto, nos cálculos de gás dinâmico, é difícil incluir os efeitos não-locais, tais como a migração radial do material do disco e interação global entre luas que se formaram e do disco. A importância da difusão radial para fora do limite de Roche tem sido apontado por argumentação analítica.


Aqui nós realizamos simulações direta de N-corpos, que inclui automaticamente os efeitos não-locais, para investigar os processos de acreção global lunar. A sequência de acreção da Lua a partir de um disco gerado por impacto pode ser o adiante apresentado. Inicialmente, o disco seria provavelmente uma atmosfera de vapor de silicato quente na forma de toroide. Partículas sólidas condensam devido ao resfriamento do disco, possivelmente depois de alguma migração radial. Após as colisões e fragmentação das partículas úmidas que inicialmente apresentam grandes excentricidades e inclinações da órbita das partículas em valores moderados, em alguns períodos orbitais. Nossas simulações começam a partir desta fase e acompanham a evolução colisional de uma lua. Em uma escala de tempo maior, uma lua formada de migração gradual com interação das marés com a Terra, com restos de varredura. Não perseguimos uma evolução temporal tão longa aqui.

Apresentamos os resultados de 27 simulações com diferentes condições iniciais do disco. Descobrimos que uma única grande lua, em vez de múltiplas luas, é geralmente formada a uma distância similar do proto-Terra em 100-1000 períodos orbitais (~ de um mês a um ano). Descobrimos também que a massa da lua final é principalmente determinada por uma simples função da massa total inicial e do momento angular do disco. Para estimar a massa da lua final, nós não precisamos saber os detalhes da massa inicial, tamanho e distribuição de velocidade das partículas do disco. A massa da lua prevista a partir dos discos obtidos pelas simulações do impacto anterior pode ser tão grande quanto a massa lunar presente em alguns casos. No entanto, não podemos tirar uma conclusão definitiva no momento, uma vez que as simulações do impacto anterior não forneceram dados suficientes sobre os momentos do disco angular. Melhor simulações são necessárias para fornecer a massa total e o momento angular do disco. A combinação das mais refinadas simulações de impacto de N-corpos seria esclarecedora de se um impacto gigante poderia realmente ter produzido a Lua ou não.

cont...





Notas



Nota 1 : O artigo da Wiki em português sobre disco de acreção trata o que seja este disco muito nos moldes do processo/fenômeno em corpos de massa estelar (desde anãs brancas residuais até buracos negros). O mais completo é tratar como qualquer disco circundante a qualquer corpo massivo central, mesmo um planeta ou grande satélite, como o faz a Wiki em inglês.

Nota 2 : Sendo a Lua hoje de massa menor que Marte, e a soma da Terra e da Lua sendo praticamente a mesma que a do planeta que colidiu com a maior massa que viria a se tornar nossa Terra, é inadequado chamar este corpo maior inicial de "Terra", pois, disto, conclui-se que sua massa deva ter sido menor que a da atual Terra. Portanto, devemos chamá-la de "proto-Terra". Noutras palavras, a proto-Terra acreceu massa, e os resíduos destas fusão formaram a Lua, e os dois corpos, nesta colisão, mudaram de composição, passando o nosso planeta a ter um núcleo de ferro mais pesado, restando a Lua um aproveitamento maior dos "mantos" dos dois corpos, sendo em maior parte formada de silicatos.

Algumas questões sobre aquecimento global - I

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A possibilidade de num aquecimento global, 
ter-se áreas ou períodos de menor temperatura

Confesso que adoro "modelinhos" matemáticos simplíssimos. São o que chamo de "marretas de Quiumento", lembrando a clássica e poderosa "navalha de Ockham": argumentos simples, claros, e que mostram como determinadas afirmações são simplórias, apressadas e portanto, fundalmentamente erradas.

Variação por região

Consideremos uma matriz 3x4 de números numa faixa que tenha o que sejam valores normais de temperaturas para a Terra. 

Como visto, a média dos valores da matriz acima seria de 8,67.

Isto seria uma miniatura de aquecimento global, como uma distribuição de temperaturas sobre um globo.

earthobservatory.nasa.gov

Adicionemos 1 a cada posição e façamos as "casas" da linha 2 serem ainda reduzidas de 2 (ou seja, ficarem com um valor menor que o que apresentavam antes).

Parece banal perceber que evidentemente porque 8 regiões sofreram aquecimento (em vermelho), não vão ser 4 regiões sofrendo resfriamento (em azul) que farão a média não aumentar. Mas é exatamente o que muitos afirmam, quando dizem que porque ocorreu um rigoroso inverno no hemisfério norte, ou na Argentina e na África do Sul, o aquecimento global não está se dando.

Similarmente, façamos para uma série temporal e da maneira mais simples possível.

Variação no tempo

Poderíamos fazer apenas uma modificação da matriz anterior para uma matriz 1x12, representando uma linha anual de tempo, mês a mês, mas como sofro de quase patológica preguiça quando percebo uma não necessidade de algo, apenas com modificações de, digamos, coordenadas, em algo, podemos supor as duas planilhas acima como calendários:

A média dos valores das agora séries no tempo acima seria idênticas as distribuições "geográficas". Claro que os puristas (nome mais educado para "chatos de galochas com polainas") poderiam exigir que tal matriz tivesse uma distribuição de temperaturas mais adequada ao "inverno, primavera, verão, outono" (ou "rotação" disto) a que estamos habituados, e eu teria de perguntar qual o raio da diferença do ponto de vista aritmético, mas...

O que queremos mostrar é que da mesma maneira que afirmar que o inverno rigoroso do Canadá deste ano (ou do anterior), ou mesmo um verão atipicamente frio*, ou ainda qualquer comportamento anômalo de temperaturas de qualquer estação, não implica em não estar havendo aquecimento global.

* Como também não implica exemplarmente em não estar havendo o mesmo aquecimento global em função de o verão brasileiro deste ano estar se mostrando relativamente frio na minha avaliação.

Nada mais simples, pois o que interessa é  média global, e mais que esta, seu perfil no tempo, histórico.

cru.uea.ac.uk

Obs.: Para aqueles que não entenderam ainda a banalidade da questão, poderemos agora multiplicar estes números simples por um coeficiente adequado, sem falar de até modificá-los em valor independentemente uns dos outros, e obter, por exemplo, a temperatura durante os doze meses de uma cidade na Sibéria ou no Saara, por exemplo, onde, acredito, a coerência de tais números e da lógica envolvida ficaria evidente.


Portanto, ambas as afirmações do tipo "nevou em minha cidade, o aquecimento global é uma mentira" ou "nosso inverno foi o mais frio dos últimos anos, o aquecimento global é uma bobagem" são avaliações simplórias e ingênuas da questão, e diretamente refutáveis por simplíssimos modelos que mostram que tais afirmações nem aritmeticamente tem nexo.

Acho que foi, sobre as falácias proferidas constantemente entre leigos e de leigos na imprensa, sem falar de algumas "autoridades" um tanto me parecem confusas, um C.Q.D..

Para todo problema complexo existe sempre uma solução simples, elegante e completamente errada. - H L Mencken

Antes de passarmos a outros pontos, recomendo uma leitura no seguinte texto:

• Efeito Estufa - O fenômeno por trás de um possível aquecimento global antropogênico

Energia - novas fronteiras - I

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De um conjunto de palestras na CPFL cultural, no ano de 2009, agora, ao final de meu curso de Gestão Ambiental, e apoiado sobre um bocado de material mais formal escrito e coletado sobre biocombustíveis e outros temas, um amplo campo que me encorajo a abordar.

Energia é destaque na programação da CPFL Cultura

Abordarei nesta blogagem uma a uma das palestras, relatando e quando possível, complementando seus temas.

Fontes alternativas de produção de energia - Roberto Schaeffer

Em vídeo: www.cpflcultura.com.br

thevividedge.com

Vejo como crescente o interesse da indústria de energia, aqui, destacadamente, a de fornecimento de combustíveis líquidos, pela celulose em todas as suas formas, desde a grama cortada até os resíduos finais de combustões incompletas (não sendo difícil, o simples carvão vegetal).

Se a celulose é a suprema fixação em meio sólido do carbono da atmosfera (o que hoje mais necessitamos pelo "efeito estufa"), nada mais natural que deste material procurarmos tirar o máximo, tanto de materiais de construção quanto de fonte de combustíveis.

Sendo a celulose um polímero de glicose, produto direto da fotossíntese, e sendo o álcool (etanol) o produto da fermentação da glicose, por via mais completa o etanol pode ser o produto de fermentação de despolimerização da celulose.

Em termos mais diretos ainda, podemos transformar a grama cortada de jardins e campos de futebol, as folhas secas caídas, os ramos cortados pela poda de árvores de áreas urbanas em combustível líquido. E não apenas etanol, de apenas dois carbonos na molécula, mas moléculas mais longas, como os derivado do propano, do butano, pentano e assim por diante, pois em química, tendo os átomos, temos o que desejamos, apesar de problemas na eficiência e na economia dos processos.

Seria o que os estadunidenses chamam ironicamente de grassoline, "gasolina de capim":

• George W. Huber and Bruce E. Dale; Grassoline: Biofuels beyond Corn - www.scientificamerican.com

www.mondolithic.com

Como o próprio nome do artigo acima já indica, já fazemos parte disto na produção de etanol a partir do amido de milho (o amido é outro polímero, menor e menos "denso", de glicose). Temos de acrescentar uma certa tecnologia química, assim como, ou talvez apenas, uma certa tecnologia biológica.

• Cada vez mais perto do etanol celulósico - www.estadao.com.br

Se já chegamos com larga escala e economicamente viável (os EUA nos ultrapassaram, com nossa barata cana, tanto em capacidade de produção quanto em custos menores [Nota 1]) partindo de grãos de milho, depois produzindo uma produto intermediário que é similar ao xarope Karo, já uma solução de glicose, e desta, exatamente como do caldo de cana ou beterraba, fermenta-se para chegar ao etanol, pelo mesmo processo que os fenícios já produziam nossas amadas cervejas (embora a deles fosse algo mais próximo de uma sopa).

Nota 1: Já noticiava estas questões em Liberalismus - Extras I

Aqui, a questão de desenvolvimento de tecnologia, tanto de escala de equipamentos (uma coisa é construir uma alambique de proximidades de estrada para produzir uma excelente aguardente, outra é projetar e construir uma destilaria da escala de uma refinaria de petróleo [Nota 2]), vencer as questões de logística viável (a cana e a beterraba, pelo seu próprio conteúdo de água, apresentam limitações de tempo no transporte, que implicam em limitações de distância de captação de matérias primas), da concentração de etanol - ou outro metabolizado pelos microorganismos - obtível na fermentação, noutras palavras, castas resistentes à altas  concentrações [Nota 3], lembrando sempre que o etanol, assim como inúmeras espécies químicas similares, são agentes esterilizantes.

Imagem que mostra bem a questão de logística superior dos EUA na produção de  etanol (vws.magma.ca).

Nota 2 Caracas: etanol pode chegar aos EUA via Colômbia - www.paginarural.com.br

Nota 3 Tratei disto em Cepas de endiabradas leveduras
Obs.: Para questões sobre o para mim inexistente "conflito" cana vs milho, recomendo minha modesta tradução e acréscimos em artigo 'de peso' sobre o tema:

• Biocombustíveis – cana versus milho - Questões econômicas ligadas a produção de etanol

Assim, o campo de pesquisa e desenvolvimento é enorme, e se travará não propriamente no terreno da força bruta do simples capital, ou mesmo do "dispor-se de fronteiras agrícolas", mas antes, na formação de cérebros capazes, bem remunerados, nas bancadas de laboratório e plantas piloto.

EUA anunciam US$ 105 milhões para primeira usina de etanol celulósico - www.jallesmachado.com.br

Se nos EUA, o próprio artigo acima citado da SciAm, aponta curva assintótica para o crescimento da capacidade de produção de etanol de milho somado à cana (os EUA também produzem cana, embora não na nossa escala, e com foco na produção da exclusiva sacarose - açúcar) dentro de alguns anos, o gráfico da produção de etanol celulósico sai da escala do gráfico, e ainda não apresenta, para décadas por vir, encerramento de seu crescimento de produção. Noutros termos mais simples, sobra etanol possível partindo-se da celulose.

• EUA: primeira usina de etanol a partir da cana-de açúcar utilizará método de produção brasileiro         - ictsd.org

Lembre-se: da cana, apenas se produz etanol da pouca sacarose que há em seu 'caldo', e nada mais. Pode-se aproveitar os materiais celulósicos para a produção por cogeração de energia elétrica [Nota 4], e aí a coisa se esgota, pelo menos, do ponto de vista de combustível para veículos automotores.

Nota 4 Biocombustíveis - Sustentabilidade em energia sem acréscimo de dióxido de carbono na atmosfera

Ainda sim, mantemos uma perda de energia possível de ser produzida, mesmo com nossos deficits de energia elétrica.

www1.folha.uol.com.br

Exemplos de iniciativas simples e diretas são facilmente encontráveis, quando os empresários atentam para o fator de geração de lucro que é uma visão mais sistêmica de sua produção de etanol: 

• Açúcar Guarani luta contra o aquecimento do clima - acucarguarani.com.br

Por fim, a produção de etanol leva a possível produção de eteno, que tem como sinonímia etileno, e disto, o óbvio polietileno. Assim, de uma produção de etanol, pela alcoolquímica, chega-se a sacolas plásticas, sacos de lixo, garrafas do próprio álcool e embalagens similares do fracionamento de produtos em nossos comércios.

Recomendo: Valéria Delgado Bastos; ETANOL, ALCOOLQUÍMICA E BIORREFINARIAS

Extras


I

Os EUA desenvolvem já algum tempo sistemas de produção de etanol relacionado com recolhimento e processamento de estrume.

• Ethanol Plant Fueled by Manure

II

Existe a produção de etanol a partir do milho com baixo consumo de água, o "Processo Usina a Seco":

www.alternative-energy-news.info

III

No Canadá, já se produz etanol a partir de lixo. Lembre-se que seus restos de papel, cascas e outros resíduos são fontes de celulose, muitas vezes, em concentração maior que das folhas de capim, milho ou mesmo a própria madeira.

Martin LaMonica; Municipal trash-to-ethanol plant opens in Canada - news.cnet.com


IV

Mesmo com sua escala, a indústria de etanol do primeiro mundo não escapa dos problemas de má administração.

Oswego County ethanol plant in bankruptcy - www.syracuse.com



O que não sabe é um imbecil. O que sabe e se cala é um criminoso. - Bertold Brecht

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