As 7 Maiores Descobertas

UNIDADE 2: Encontro e desencontro entre fe religiosa e razao moderna

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AS SETE MAIORES DESCOBERTAS CIENTÍFICAS DA HISTÓRIA

Este é o nome do livro que relata alguns dos principais acontecimentos da cięncia que contribuíram,de certa forma, para mudanças radicais no comportamento humano

As sete principais descobertas que esse livro se refere săo:

1) Gravidade e física - Isaac Newton

2) Átomo - Ernest Rutherford e Niels Bohr

3) Relatividade - Albert Einstein>

4) Big-Bang - Edwin Hubble

5) Evoluçăo - Charles Darwin

6) Célula e genética - Walther Flemming e Gregor Mendell

7) DNA - Francis Crick e James Watson

1) Gravidade e física - Isaac Newton

Gravidade e as Leis Básicas da Física

As filosofias antigas morreram lenta e relutantemente durante a Renascença. Ŕ medida que Copérnico, Tycho e Kepler gradualmente provaram que as teorias de Aristóteles e Ptolomeu sobre o universo estavam erradas, as pessoas perceberam que a Terra năo era a o centro do universo e que ela se move ao redor do Sol. Mas as forças da razăo defrontaram-se com as forças da política e do poder - desafiar os ensinamentos rigorosamente aristotélicos da Igreja católica romana custou a Giordano Bruno, a vida e a Galileu, a liberdade.

Entăo, na segunda metade do século XVII, naquela que foi considerada a maior realizaçăo intelectual individual da história científica, Isaac Newton descobriu e descreveu a lei da gravitaçăo universal e as leis básicas da física clássica. Cada partícula de matéria atrai com gravitacionalmente todas as demais partículas e matéria com uma força que é quantificada na fórmula matemática de Newton. Como corpos imensos compostos dessas partículas, o Sol atrai cada um dos planetas de nosso sistema solar e a Terra atrai a Lua, Se vocę largasse este livro. a Terra o puxaria com a mesma força invisível.

A gravitaçăo universal, as leus do movimento e outras regras quantitativas desenvolvidas por Newton assinalaram o início da física moderna e formaram o paradigma sobre boa parte da cięncia moderna foi construída. A razăo triunfou, e o mundo foi mudando para sempre.

2) Átomo - Ernest Rutherford e Niels Bohr

O fim do mundo

Durante o século XIX aceitava ? se a "hipótese contrativa", de William Thompson (1824 ? 1907), segundo o qual o Sol obteria energia por um encolhimento de sua massa. Se esta teoria estivesse certa, o Sol poderia emitir esta energia por apenas 20 milhőes de anos, ao se descobrir que a evoluçăo da Terra teria se iniciado a mais de 20 milhőes de anos esta teoria foi posta de lado.

Em 1896 foi descoberta a emanaçăo espontânea de energia de materiais radiativos, por Henri Bercquerel, mas apenas 10 anos depois Einstein apresentou sua fórmula (E = mc˛), compreendendo se a verdadeira relaçăo entre matéria e energia e a verdadeira fonte de luz e calor do Sol. Com esta teoria Einstein estava propondo que tanto a massa como a energia săo destrutíveis, contradizendo a Lei da Conservaçăo da energia.

Fundamentados nesta novas teorias, os cientistas compreenderam que o Sol estava criando energia fundindo átomos de hidrogęnio para formar átomos de hélio. Quando isso ocorre, massa converte se em energia. Mas a idéia a idéia de que esta energia pudesse ser utilizada, permaneceu como uma especulaçăo curiosa e intrigante durante 27 anos porque năo havia como testá-la.

No início da década de 1930, como já havia se descoberto que a força nuclear era muito forte, os cientistas descobriram que era impossível reproduzir o processo de fusăo nuclear do Sol, mas poderia empregar a grande quantidade de energia por meio da fissăo nuclear. Isto se deve porque Henri Becquerel e Ernest Rutheford vinham, por meio de bombardeio com partículas alfa, retirando prótons de núcleos atômicos, desde o inicio do século.

Com a compreensăo maior das forças que mantinham o núcleo do átomo, os cientistas precisariam de um dispositivo que artificialmente projetasse prótons contra núcleos a uma grande velocidade. Essa colisăo foi obtida pela primeira vez em 1932, pelos físicos Sir Jonh D. Cockcroft e Ernest Walton, trabalhando com Ernest Rutherford, criaram o primeiro dispositivo de de colisăo atômica. Eles realizaram a primeira divisăo artificial atômica completa de um núcleo atômico. A energia ganha foi pequena, mas foi a primeira demonstraçăo da teoria de Einstein.

Em 1932 James Chadwick descobriu a existęncia do nęutron no núcleo do átomo. Os cientistas perceberam rapidamente que a "bala" para se atingir os núcleos ideal seria o nęutron, pois ele năo estava carregado eletricamente. Em 1935 o físico italiano Enrico Fermi concebeu algumas idéias que procuraram demonstrar que. Quando a grande massa do nęutron colidisse contra o núcleo alvo, a força natural de repulsăo entre prótons passaria a ser maior do que a força nuclear forte que mantém coesa a gotícula nuclear.

No começo de 1939, a fissăo nuclear ainda permanecia na teoria. Mas os cientistas perceberam que sem a "reaçăo em cadeia" seria necessária mais energia para acelerar o projétil do que se obteria com a fissăo.

A matemática alemă descobriu como se obter a fissăo e a reaçăo em cadeia de um elemento pesado, bombardeando com nęutrons átomos de urânio e descobrindo que havia ocorrido uma pequena reaçăo em cadeia.

Em 1939, Einstein, atendendo ao pedido de alguns cientistas, devido ao seu reconhecimento, importância e credibilidade como físico, assinou uma carta ao presidente Roosevelt. Por causa desta carta o presidente entăo criou um comitę para estudar as perspectivas da energia atômica para fins militares. Após a resposta positiva deste comitę o exército e a Marinha, em janeiro de 1940, receberam a primeira subvençăo para a pesquisa atômica.

Em agosto de 1942, Roosevelt incubiu o exército dos do EUA e o general Leslie R. Groves de, com o apoio da Gră Bretanha e do Canadá, organizar esforços para a utilizaçăo da energia atômica pelas forças armadas. Esta açăo ficou conhecida como projeto Manhatan. Em outubro de 1942, J. Robert Oppenheimer foi nomeado diretor do Laboratório de Pesquisas Atômicas. Ele começou a trabalhar com um pequeno grupo de físicos nucleares. Mantendo rigoroso segredo, foram reunidos os melhores físicos nucleares disponíveis para trabalhar nos laboratórios do país e em uma instalaçăo no deserto do novo México.

Em 2 de dezembro de 1942, eles cautelosamente aumentavam uma pilha de 3,6 metros de urânio e grafite para mais um teste. Quando retiraram as hastes de controle de cadmio, o medidor que registrava a liberaçăo e o bombardeio de nęutrons começou a pular freneticamente. Isto é, ocorreu a reaçăo em cadeia, eles reinseriram as hastes de controle para extingüir as atividades.

Assim que a reaçăo em cadeia passou a ser uma realidade plausível, foram montadas instalaçőes secretas em uma área de 181 quilômetros quadrados em Oak Ridge, Tenesee, e em uma extensăo de terra isolada de 2600 quilômetros quadrados (chamada Hanford Engineer Works) a norte de Pasco, Washington. Os cientistas de Los Alamos receberam a seguinte tarefa: projetar a bomba atômica.

De imediato eles defrontaram com uma questăo essencial: Quanto urânio ou plutônio seriam usados na bomba? Se fosse usado urânio de menos, os nęutrons escapariam desse material sem gerar a reaçăo em cadeia necessária, se fosse urânio de mais, o material explodiria instantaneamente, destruindo Los Alamos e todas as 5 mil pessoas que estavam ali.

Após dois anos de trabalho produziram o material necessário para a construçăo da bomba. Na madrugada de 16 de julho de 1945, a bomba foi colocada no topo de uma torre de aço de trinta metros. Oppenheimer e seu grupo estavam na sala de controle a 9,6 quilômetros dali enquanto outros cientistas e observadores estavam em casamatas e abrigos a dezesseis quilômetros do local. Após a contagem regressiva, uma bola de fogo disparou em direçăo ao céu, os observadores foram banhados por um clarăo dourado, cinza, púrpura e azul cem vezes mais intensado que a luz do Sol em uma dia claro. A detonaçăo equivalia a 20 mil toneladas de dinamite. A torre de aço se evaporou e a areia do deserto ao redor fundiu se transformando em vidro.

Em 6 de agosto de 1945, tręs semanas depois do teste de Los Alamos, um bombardeio B ? 29, cruzou o oceano pacífico e lançou uma bomba, que continha urânio, sobre Hiroshima, no Japăo, ŕs 8:15 da manhă. Ela detonou dois terços da cidade e matou 140 mil dos 350 mil habitantes. Uma segunda bomba, semelhante a bomba de plutônio dos testes, deveria ser lançada em Kokura no Japăo, em 11 de agosto, mas foi adiada por 2 dias devido ao mal tempo. O B ? 29, que transportava a bomba ficou sobrevoando a cidade por 10 minutos sem localizar o alvo por entre as nuvens. Dirigiu ? se a cidade de Nagasaki, ŕs 11:02 da manhă a bomba destruiu metade da cidade e matou 70 mil dos seus 270 mil habitantes.

3) Relatividade - Albert Einstein

Filósofo - Cientista

Albert  Einstein nasceu em 14 de março de 1879, em Ulm, na Alemanha. Cerca de um ano mais tarde, devido a falęncia da firma do pai a família mudou se para Munique para viver com o tio de Einstein, Jakob. Ele freqüentou escolas que impunham disciplinas rigorosas e onde desenvolveu sua repulsa pela disciplina cega e ŕ educaçăo rígida. Como se vę em suas críticas aos Estados totalitários e ŕ autoridade militar. As histórias de seu fraco desempenho escolar na época săo verdadeiras.

Na sua infância algumas influęncias o levaram a estudar a relatividade, uma bússola portátil que mostrou a ele que o espaço năo era vazio como o ensinaram, seu amor pelo violino que lhe deu a percepçăo sobre a estrutura matemática da música, seu tio Jakob, que lhe despertou o interesse pela cięncia e seu outro tio Cäsar Koch que percebeu e o apoiou o interesse pela cięncia.

Einstein desejava continuar seus estudos de física e matemática, matriculando se na renomada Escola Politécnica de Zurique, na Suiça. Apesar da sua idade năo lhe permitir o ingresso, ele escreveu um texto sobre magnetismo que prenunciava a relatividade e graças aos amigos da famíli, o trabalho chegou nas măos do diretor da escola. Acarretando na sua admissăo. Seu objetivo era tornar se professor de física matemática. Devido a problemas com os professores ao terminar o curso ele foi preterido ao cargo de professor assistente no departamento de física da academia, pondo um fim ao seu sonho de ser um professor de física matemática.

Em 1903, entăo trabalhando no Departamento Suíço de Patentes, em Berna e dando aulas particulares de física para estudantes casou-se com Mileva Maric. Dois anos depois escreveu um artigo intitulado: "Sobre a eletrodinâmica de corpos em movimento". Com base em cálculos matemáticos mencionados no artigo Einstein concluiu que se a luz sempre se move com a mesma velocidade no espaço livre, independente do movimento da fonte, a passagem do tempo tem que ser relativa, e năo absoluta. Os conceitos e provas dessa conclusăo tornaram - se conhecidos como teoria especial da relatividade. Em um ensaio relacionado a esse artigo, ele estabeleceu a equivalęncia entre massa e energia, mais tarde representada pela  fórmula E = mc˛. Essa foi a mais importante conclusăo de Einstein de sua teoria especial da relatividade.

Em 1905 ele publicou um total de 5 ensaios sobre temas inteiramente diversos. Tręs deles estavam entre os maiores da física. O ensaio concernente ŕ explicaçăo quântica do efeito fotoelétrico conquistou lhe o pręmio Nobel dezesseis anos mais tarde. O terceiro ensaio continha a teoria especial da relatividade, acrescentando o espaço tempo como a Quarta dimensăo do universo.

Em 1907 ele iniciou sua carreira acadęmica tornando-se instrutor do departamento de física teórica da Universidade de Berna, ainda trabalhando no Departamento de Patentes. Em 1914, já morando em Berlim e trabalhando com o apoio da Academia Prussiana de Cięncias, escreveu uma carta revelando sua admiraçăo ŕ mesma. Esta admiraçăo mútua que iria ser apagada ao iniciar-se a primeira grande guerra. O que transformou Einstein em um pacifista.

Como conseqüęncia da guerra, sua mulher e seus dois filhos năo puderam retornar a Berlim depois das férias de verăo na Suíça em 1914. Isto acabou acarretando o divórcio. Einstein passou a pronunciar contra o militarismo alemăo e o nacionalismo em geral.

Em 1919 Einstein casou-se com Elsa Lowenthal, e viveu em Berlim com ela e duas filhas que Elsa tinha de um casamento anterior. Naquele ano a Royal Society of London anunciou que com base em fotografias do eclipse solar de 29 de maio de 1919, fizeram os cálculos que comprovaram as previsőes feitas por Einstein em sua teoria com respeito a deflexăo da luz das estrelas. Sua vida pública mudou drasticamente. Ele tornou-se símbolo da cięncia e o mestre do intelecto do século XX.

Com o ressurgimento do militarismo alemăo e acompanhado de um nível sem precedęncia de anti semitismo, Einstein pensou em desligar-se por completo da Alemanha. Após prever a 2˛ grande guerra suas relaçőes com a academia terminaram abruptamente. Em outubro de 1933 ele assumiu um cargo na faculdade de matemática no Instituto de Estudos Avançados da Universidade de Princetown, em New Jersey.
Após declaraçőes de seu filho em 1920 e a morte de sua esposa em 1936 ele teve sua imagem abalada. Sua tranqüilidade em New Jersey seria abalada entăo pela assinatura da carta que daria inicio ao projeto Roosevelt em 1939 o que viria a degradar ainda mais sua imagem. Culminando em declaraçőes feitas na televisăo em 1950, sobre a bomba H.

Apesar de suas opiniőes sociais e políticas năo produzissem um impacto significativo, avaliado por sua contribuiçăo permanente ŕ nossa compreensăo do universo, Albert Einstein sempre permanecerá como uma figura grandiosa na cięncia. Ele censurou governos fracassados e as políticas opressivas de selaram o destino de milhőes. Podemos defini-lo da seguinte forma: Einstein, o alemăo que odiou a Alemanha, o sionista que tentou fazer a paz com os árabes, o pacifista que influenciou o surgimento das armas nucleares e o solitário introvertido que tornou um porta-voz no cenário mundial.

4) Big-Bang - Edwin Hubble

O ovo cósmico

Em 1781, o astrônomo britânico autodidata Sir William Frederick Herschel descobriu o planeta Urano, o primeiro a ser descoberto desde os tempos pré históricos. Depois de mais de vinte anos de observaçăo sistemática com os telescópios existentes, Herschel catalogou 2500 conglomerados de estrelas na galáxia da Via Láctea.

Nas décadas iniciais do século XX, com base no trabalho de Harlow Shapley e Robert J. Trumpler, chegamos ŕ compreensăo atual da Via Láctea. Ŕ medida que os astrônomos continuavam a mapear o céu, começaram a perceber a incrível vastidăo na qual vivemos, e também se deram conta da infinidade do universo em que vivemos. Só nesta galáxia existem cerca de 300 bilhőes de estrelas. Além das estrelas e planetas existem no universo enormes nuvens de hidrogęnio e poeira que os astrônomos ainda estăo trabalhando em detectar e medir.

No ano de 1612, o astrônomo alemăo Simon Marius, redescobriu uma área pálida no espaço remoto. Ela passou a ser chamada de Nebulosa de Andrômeda: acreditava-se ser uma nuvem luminosa de gases e poeira na galáxia da Via Láctea.

O astrônomo Edwiun Powell Hubble, foi o pioneiro nos estudos sobre Andrômeda. Depois de se formar em matemática e astronomia em 1910 na Universidade de Săo Paulo, obteve Ph.D. em astronomia na Universidade de Chicago em 1917. Mais tarde foi trabalhar no Observatório Mount Wilson, na Califórnia, onde foi possível enxergar um vasto número de estrelas individuais de Andrômeda, que é o mais distante objeto visível a olho nú. Isto provou que a Nebulosa năo consistia apenas de gases poeira e novas. Hubble descobriu ainda milhares de outras nebulosas que também eram galáxias.

Nos fins do século XIX, astrônomos e físicos começaram a desenvolver um método para determinar o movimento de aproximaçăo ou afastamento das estrelas e outros corpos celestes com relaçăo ŕ Terra, conforme a luz percebida aqui na Terra. Embora a luz seja feita de fótons e o som de vibraçăo do ar, ambos assemelham-se no aspecto de se apresentarem em comprimento de onda que podem ser metidos. Uma mudança na onda luminosa em direçăo ao vermelho ocorre porque a estrela está se afastando do observador na Terra.

Com essa informaçăo de mudança do aspecto luminoso, Edwin Hubble fez sua Segunda descoberta da astronomia no século XX. Em 1927, combinando os estudos anteriores sobre o aspecto luminoso, Hubble descobriu que a mudança para o vermelho das galáxias em recessăo aumenta proporcionalmente ŕ distância com relaçăo ŕ Terra. Em outras palavras, o universo está se expandindo e com as estrelas mais distantes se movendo mais rápido. O ritmo da expansăo é representado pelo cálculo que é denominado constante de Hubble. Segundo os cálculos atuais as galáxias estăo se expandindo a uma velocidade de aproximadamente 16 ŕ 32 quilômetros por segundo para cada milhăo de anos-luz de distância da Terra.

Se imaginarmos e calcularmos matematicamente a expansăo em sentido contrário todas as galáxias encontrariam se uem um único ponto, considerado o principio do universo. A maioria dos estudiosos concorda que o tempo zero ocorreu cerca de 15 bilhőes de anos.

Em 1927, depois de tomar conhecimento sobre a teoria da expansăo do universo, Georges Edward Lemaitre apresentou a teoria que hoje é generalizadamente aceita pelos astrônomos e especialistas. Ele afirma que no tempo zero o universo era somente uma massa minúscula que ele denominou de "ovo cósmico" ou "super átomo", nada mais existia, o ovo cósmico estava sujeito a própria atraçăo gravitacional, contraindo e comprimindo-se cada vez mais, em algum momento com uma temperatura elevadíssima e o volume mínimo ocorreu uma grande explosăo. Lemaitre afirmou que a recessăo das galáxias é prova visível dessa explosăo. Essa teoria foi aperfeiçoada por George Gamow e publicada em 1948 em um artigo intitulado: "A origem dos elementos químicos", no qual Gamow utilizou pela primeira vez o termo Big Bang. Esta teoria hoje, de tăo aceita é chamada de teoria padrăo.

Embora o Big Bang Ter ocorrido há cerca de 15 bilhőes de anos, foram precisos vários bilhőes de anos só para que as galáxias adquirissem sua atual configuraçăo no universo. Ainda năo há consenso se o universo ira continuar de expandindo indefinidamente.

O ovo cósmico se formou predominantemente átomos de hidrogęnio, seguido pelo segundo átomo mais simples, o hélio. Esses dois elementos representam cerca de 99% do universo. Trilhőes vezes trilhőes vezes trilhőes de interaçőes de átomos de hidrogęnio, átomos de hélio e outras partículas elementares ocorreram para formar elementos diferentes do hidrogęnio e do hélio ? contudo, esses outros elementos químicos que ocorrem naturalmente perfazem menos de 1% de todo o universo.

No princípio, a terra era extremamente quente e năo tinha atmosfera. Formou-se entăo a primeira atmosfera primitiva, que continha sulfeto de hidrogęnio e outros gases de material derretido. Onze bilhőes de anos depois do Big-Bang, a sopa primordial da Terra deu origem as primeiras moléculas orgânicas. Em 1992, quando astrônomos encontraram uma estrela com dois planetas a 1300 anos-luz da Terra, foi o primeiro sistema como o sistema solar descoberto.

As especulaçőes sobre a vida em outras partes do universo deram uma guinada em 1996, a NASA anunciou a descoberta de moléculas orgânicas fossilizadas e possíveis células em um meteorito de Marte. Devido alguns elementos químicos contidos neste meteorito alguns biólogos afirmas ser esta uma prova inequívoca de que existia água na superfície de Marte, mais ou menos na época que a Terra começou a se formar.
Devido a quantidade de estrelas e a essas evidęncias nos levam a crer que a existęncia de vida em nosso planeta possa năo ser exclusiva. Entre a tecnologia em desenvolvimento, os astrônomos estăo prevendo o surgimento de uma nova era na astronomia, a Segunda vinda de Colombo, na qual encontraremos novos mundos.

5) Evoluçăo - Charles Darwin

A evoluçăo e o principio da Seleçăo natural

Das sete maiores descobertas científicas, tręs destacam-se por mudar completamente nossos conceitos fundamentais sobre a vida e o universo.:

1) A gravidade e a física do universo;

2) O Big- Bang;

3)E a teoria da evoluçăo de Darwin.

A evoluçăo está longe de ser uma teoria - é um princípio além do questionamento e do debate. Năo obstante, com seu programa destrutivo e irracional, os criacionistas do século XX, saídos diretamente da Idade das Trevas, esforçaram-se para colocar a emoçăo antes da razăo e fazer da evoluçăo uma questăo discutível. A verdade é que todas as formas de vida atęm um ancestral em comum e, mediante um  processo que "seleciona" naturalmente as características importantes para a sobrevivęncia, cada espécie, inclusive a humana, gradualmente se adapta ao seu meio em mudança.

Nos 140 anos desde que Darwin escreveu A origem das espécies, avançamos extraordinariamente na compreensăo de como a evoluçăo funciona, incluindo-se descobertas, no século XX, de fósseis de predecessores do Homo sapiens e dos mecanismos precisos da evoluçăo revelados na célula e no DNA, que examinaremos a seguir. Além disso, várias descobertas inesperadas em outras áreas vieram completar o quadro. Por exemplo, a placa tectônica na mudança das condiçőes ambientais, o que, por sua vez, pőe em açăo a seleçăo natural.

A descoberta de Charles Darwin equivale ŕ de Newton em importância, e assemelha-se a esta porque os dois cientistas desenvolveram suas proposiçőes apoiando-se pouquíssimo em seus predecessores. A obra de ambos foi em grande medida individual, incrivelmente original e abrangente. Darwin já foi chamado "Newton da biologia", pois Newton abriu a porta para nossa compreensăo do universo, e Darwin, para nossa compreensăo da vida.

6) Célula e genética - Walther Flemming e Gregor Mendell

A Célula e Genética

A origem da vida na Terra a reproduçăo dos seres vivos e a teoria da evoluçăo de Darwin foram convertidas ŕ sua base física e química no século 20 convertidas ao ponto de conseguirmos observar os anteriormente insondáveis fatores da hereditariedade, mola mestra e mecanismo da evoluçăo. Pela primeira vez, pudemos compreender o inter-relacionamento destes tręs elementos da vida : origem, reproduçăo e evoluçăo.

A descoberta da célula, de seu núcleo e de seus processos de divisăo

Em 1665, o cientista Robert Hooke cunhou o termo "célula" antes que qualquer célula viva houvesse realmente sido vista. Só na década 1670, Van Leeuwenhoek criou lentes potentes. Em 1673, ele abriu um mundo novo podendo observar células(adotando termo de Hooke).

A teoria celular só começou desenvolver-se em 1831. nesse ano, o botânico Robert Brown observou o ponto de controle da célula, denominando-o "núcleo", e identificou essa estrutura como o elemento comum de todas as células vegetais. Logo os núcleos foram descobertos em células animais, e o fluxo do "protoplasma" foi observado em células vivas em 1835.

Biólogos descobrem os órgăos da célula

Cientistas começaram a identificar outras partes do mecanismo interno da célula. Na verdade, as células contęm um conjunto de órgăos distintos denominados organelas.

Núcleo: Sede da cromatina. Comando celular.
Ribossomos: Síntese de proteínas.
Reticulo endoplasmático: Armazenamento, transporte e síntese de alguns lipídios.
Aparelho de Golgi: Armazenamento, empacotamento e secreçăo de substancias destinadas ŕ exportaçăo.
Lisossomos: Digestăo intracelular de material endógeno ou exógeno.
Mitocôndrias: Respiraçăo celular
Membrana: Regula as trocas entre a célula e o meio.

Cada célula contem apenas um núcleo, mas varias unidades das demais organelas, alem das organelas mencionadas acima, as células vegetais contem cloroplasto, que săo muito semelhantes ŕs mitocôndrias, porem criam energia por meio da fotossíntese

Biólogos determinas as fases da divisăo celular

Em 1879, Walther Flemming conseguiu identificar um material filiforme no núcleo das células. Observando esse material durante a divisăo celular, ele mostrou que os filamentos encurtavam e se dividam longitudinalmente em metades, cada uma delas movendo-se para lados opostos de duas novas células idęnticas. Ele deu a esse processo de divisăo celular o nome de "mitose".

A vida de uma célula consiste nos cinco estágios a seguir :
Interfase : A célula está representada em interfase, antes da duplicaçăo dos cromossomos e dos centríolos. A     duplicaçăo dos cromossomos ocorrerá no final da interfase.
Prófase : Condensaçăo dos cromossomos já duplicados. Migraçăo dos centríolos para pólos opostos. Aparecimento das fibras do fuso. Desaparecimento dos núcleos. Desaparecimentos da carioteca.
Metáfase : Centríolos em pólos opostos na célula. Cromossomos condensados, situados na regiăo mediana da célula, presos pelo centrômero a fibras de ambos os pólos.
Anáfase : Afastamento das cromátides irmăs e migraçăo para pólos opostos.
Telófase : Descondensaçăo   dos cromossomos. Reaparecimento dos nucléolos. Reconstituiçăo das cariotecas. Desaparecimento das fibras do fuso. Citocinese.

As bactérias tornam-se o primeiro ancestral comum de todas as formas de vida

Nos 3 bilhőes de anos seguintes, os únicos seres vivos na Terra foram organismos unicelulares. Assim como o primeiro RNA e os organismos multicelulares que evoluíram depois, esses animais unicelulares passaram por seus próprios processos evolutivos distintos. Essas primeiras células evoluíram para espécies bacterianas das quais evoluíram todos os outros seres vivos, inclusive a vida vegetal e animal. Bactérias săo criaturas unicelulares e possuem todas as organelas, exceto um núcleo bem definido. A maioria das espécies bactérias é inofensiva a outras formas de vida, inclusive aos humanos, ou é vital para a existęncia desses seres. Certos tipos de bactérias săo conhecidos por causarem doenças. Essas bactérias patogęnicas podem infectar praticamente todas as regiőes do corpo humano. Eles estăo simplesmente vivendo no meio especifico no qual evoluíram e se adaptaram, reproduzindo-se e se dividindo como qualquer outro organismo.

A ascensăo mental e física dos humanos a partir de uma única célula é espantosa

O poder superior de do cérebro humano é um resultado da seleçăo natural, assim como quaisquer outras características que proporcionam uma vantagem para a sobrevivęncia. Como vimos antes os nossos ancestrais mais remotos que vagueavam pelas planícies  africanas já sobreviviam mais pela astúcia do que pela força bruta ou pela velocidade. Somos igualmente complexos no físico. Entre os 60 trilhőes de células que compőem o corpo de cada um de nós, encontramos năo apenas as células que estăo organizadas em tecidos, mas também milhőes de células isoladas quais dependemos para sobreviver:
* Macrófagos alveolares consomem partículas inaladas de poeira e as transportam para fora dos pulmőes, traquéia acima e, finalmente, para fora do corpo.
* Outros tipos de macrófagos migrantes percorrem nossos vasos sangüíneos, recolhem células sangüíneas mortas e engolem organismos potencialmente infecciosos.
* Outros macrófagos e células sangüíneas combatem células que se tornaram cancerígenas.
* As células sangüíneas brancas mais conhecidas, que enxergamos em forma de pus, ingerem bactérias, células de tecido morto, protozoários e outros corpos estranhos.

Embora apresentem muitas características semelhantes ŕs de bactérias e ácaros e ŕs de amebas e protozoários unicelulares de vida livre, elas săo produto dos genes humanos. Em outras palavras, nosso próprio DNA e programado para criar esses "animálculos animados". A questăo sobre inevitabilidade ou acaso pode nunca vir a ser respondidas conclusivamente. Porém, aproximando-nos do final do século no qual alcançamos a compreensăo da célula e de seu funcionamento, vemos que os cientistas conseguiram determinar os processos físicos que foram responsáveis pela auto-replicacăo e pelo crescimento e que impeliram os organismos unicelulares originais a evoluir para vegetais, animais e humanos complexos.

Mendel formula os princípios básicos da genética

George Mendel teve um papel central na erradicaçăo das velhas crenças sobre as características hereditárias e na consolidaçăo do estudo da hereditariedade como uma cięncia biológica. Mendel estabeleceu cinco princípios que se aplicam igualmente a todos os seres vivos e se mantęm até hoje:
1. Cada característica física de um organismo vivo é produto de um "fator hereditário" especifico, que Mendel concebeu como algum tipo de partícula.
2. Esses fatores hereditários existem aos pares nos seres vivos.
3. Com respeito a cada uma dessas características, apenas um dos dois fatores existentes na măe e um dos dois existentes no pai săo transmitidos a cada um dos filhos.
4. Existe uma probabilidade igual de que qualquer um dos fatores da măe e qualquer um dos fatores do pai seja herdado pelos filhos.
5. Alguns fatores săo dominantes, outros, recessivos.

Nasce a cięncia da genética

O geneticista americano Walter S. Sutton apresentou primeiras provas conclusivas de que os cromossomos contęm as unidades da hereditariedade e que eles ocorrem em pares distintos. Enquanto a mitose relaciona-se ŕ vida cotidiana de vários tipos de células, a meiose lida com os processos fundamentais da genética e da evoluçăo. A partir de 1903, os seguintes cientistas desenvolveram as descobertas de Darwim, Mendel, Flemming, Weismann e Sutton e refinaram nossa compreensăo dos princípios que atuam quando a prole herda dos pais sua constituiçăo genética. :

* Herma Nilsson-Ehle: Esse geneticista sueco realizou pesquisas com variedades de trigo e outras plantas, refinando e confirmando os cinco princípios medelianos da hereditariedade. No decorrer de sua carreira, ele abriu novos campos de pesquisa sobre os genes e cromossomos e desenvolveu o conhecimento sobre as mutaçőes.

* Edward M. Esat : Seu trabalho pioneiro com genética dos vegetais e botânica iniciado em 1900 concluiu que mutaçőes espontâneas nos próprios genes eram responsáveis por certas mudanças ao longo das geraçőes dessas plantas na ausęncia de mudanças nas condiçőes ambientais. Essa característica que sofreu mutaçăo é transmitida ŕ prole.

* Thomas Hunt Morgan : Esse geneticista e zoólogo fez a monumental descoberta de que os cromossomos năo săo estruturas permanentes. Em 1909, ele adotou a palavra "gene" para referir-se a um dos "fatores hereditários" de Mendel. Com tręs de seus alunos, Morgan năo só confirmou a teoria de Suttonde que cada cromossomo portava uma coleçăo de genes enfileirados como contas em um cordăo, mas descobriu que a posiçăo de cada uma dessas contas podia ser "mapeado" e identificado em regiőes precisas dos cromossomos. Mais importante foi o fato de Morgan e seu grupo terem sido os primeiros a provar que durante o estágio em que os cromossomos emparelham-se e se contraem eles podem trocar material genético entre cromossomos de origem materna e paterna, como observado no estágio da prófase na meiose. Esse processo chama-se cruzamento. O material genético recombinado é transmitido ŕs geraçőes subseqüentes. Morgan e seus colegas provaram que o processo da variaçăo, que explica circunstancialmente a evoluçăo, năo se deve a mutaçőes significativas ocorridas em cada nova geraçăo, mas ŕ recombinaçăo das "contas em uma cordăo" -os genes. Morgan estabeleceu uma nítida relaçăo entre Darwin e Mendel, e descobriu que os fatores de Mendel tęm uma base física na estrutura cromossômica.

* R.F. Fisher, J.B. S.H : Na década de 1920, esse geneticistas, versados em matemática, calcularam, cada um por si mas simultaneamente, que as pequenas variaçőes oriundas de recombinaçőes cromossômicas, juntamente com as mutaçőes espontâneas deduzida por Edward East, podiam explicar  matematicamente as grandes mudanças em organismos vivos no decorrer dos intervalos de tempo deduzidos com base nos indícios fosseis e requeridos para a evoluçăo pela seleçăo natural. Seis décadas depois de a Sociedade para o Estudo da Cięncia Natural de Brno ter gravemente deixado passar despercebida a importância das estatísticas de Mendel, esses tręs indivíduos introduziram o tema da genética populacional e forneceram uma base e uma explicaçăo matemática ŕ seleçăo natural. O Livro de Ronaldo Fisher, The genetical theory of natural selection, publicado em 1930, mostrou particularmente que a lenta mas constante mudança nos genes e cromossomos explica a evoluçăo darwiana.  Sewall Wright realizou um trabalho pioneiro em genética populacional matemática e teoria evolucionista.

* Bárbara McClintock : Esse geneticista realizou uma serie de experimentos sobre a cor de sementes de milho, os quais forneceram informaçőes novas e conclusivas sobre a recombinaçăo, a realidade e as características de grupos de ligaçăo de genes, e a relaçăo entre genes especifico.

7) DNA - Francis Crick e James Watson

A Estrutura da molécula de DNA

Identificaçăo dos ácidos nucléicos e da molécula certa inaugura a genética molecular. Em 1869, o bioquímico suíço Friedtich Mieschner aventou pela primeira vez que todos os núcleos celulares provavelmente possuíram uma química especifica. Em anos subseqüentes, ele descobriu varias substâncias do núcleo, as quais separou em proteínas e moléculas ácidas ? daí o termo "ácidos nucléicos".

Um químico natural da Rússia, Phoebus A. T. Levene, também foi um pioneiro no estudo de ácidos nucléicos. Em 1909, Levene identificou corretamente a ribose como açúcar de um dos dois tipos de acido nucléico, o acido ribonucléico, e certos componentes do outro acido nucléico, o acido desoxirribonucléico. Ele e muitos de seus colegas estavam convencidos de que, com ácidos nucléicos e proteínas no núcleo, as complexas e abundantes moléculas de proteínas armazenavam todas as informaçőes genéticas nos cromossomos. A teoria do Levene sobre o propósito do DNA - meramente manter unidas as moléculas de proteína - revelou-se incorreta.

O trabalho que levou ŕ correçăo dessa suposiçăo equivocada teve início em 1928 com bacteriologista inglęs Fredrick Griffith.

Outro bacteriologista, Oswald T. Avery, juntamente com seus colegas, percebeu a importância do trabalho de Griffith e passou dez anos tentando identificar o agente que era a essęncia da transformaçăo genética na bactéria. Finalmente, em 1944 Avery e seus colaboradores publicaram os resultados de suas extensas pesquisas, os quais mostraram  claramente que era DNA, e năo a proteína ou RNA, que permitia o transporte das informaçőes hereditárias. Esse trabalho inaugurou a cięncia da genética molecular.

Bioquímico natural da Áusrtia Erwin Chargaff determinou as proporçőes dos quatro compostos presentes no DNA : adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). Em 1950, ele determinou as quantidades proporcionais exatas das bases de DNA em cada molécula : guanina citosina e adenina igual a timina. Portanto, a quantidade de guanina e adenina combinadas é igual ŕ citosina e timina combinadas.
Alfred D. Hershey ,na década de 1940 e no início da década seguinte, corroborou a conclusăo do grupo de Avery de que o DNA, e năo a proteína, é o material genético.
 Os ácidos nucléicos apresentam-se em dois tipos : DNA (ácido desoxirribonucléico) e RNA (ácido ribonucléico). As bases săo as mesmas em ambas as moléculas, com exceçăo do uracil, que substitui a timina no RNA.

Descoberta da hélice dupla de DNA

Foi descoberta a hélice dupla de DNA pelos Crick e Watson. As duas cadeias helicoidais antiparalelas, com a ?coluna vertebral? de açúcar e fosfato na parte externa e as bases (adenina, timina, guanina e citosina) no interior. Devido aos ângulos em que as substâncias químicas do DNA se ligam umas ŕs outras, todas as moléculas de DNA consistem em duas faixas paralelas espiraladas, como corrimăo de uma escada em espiral ? daí o nome que imediatamente se celebrizou com a descoberta de Crick-Watson : a hélice dupla.

Compreendendo o DNA

As proteínas compőem-se unicamente de aminoácidos. Os aminoácidos organizam-se ao redor das quatro ligaçőes do átomo de carbono. Ou seja, o carbono tem valęncia 4, o que significa que ele possui quatro elétrons sem par na casca externa, e isso lhe permite fazer essas ligaçőes e torna o átomo e o elemento químico mais importante da biologia. Embora existem apenas vinte variedades de aminoácidos, longas repetiçőes de seqüęncias múltiplas permitem dezenas de milhares de combinaçőes de aminoácidos para formar uma grande variedade de proteínas. De fato, existem cerca de 50 mil tipos de diferentes de proteínas em nosso corpo. Os mesmos vinte aminoácidos em 50 mil combinaçőes diferentes estăo ligados aos outros em longas cadeias dobradas sobre si mesma.

As proteínas năo săo simplesmente substâncias benéficas que obtemos da carne de outros alimentos. Săo moléculas complexas que apresentam um conjunto extraordinário de propriedade e funçőes, e sendo componentes de elementos estruturais como o colágeno, hormônios, transportadores de oxigęnio e anticorpos, além de serem enzimas essenciais e catalisadoras na própria molécula de DNA.

O gene é uma regiăo do DNA que controla uma característica hereditária especifica, como cor do cabelo, altura, forma de nariz e milhares de outros traços. A seqüęncia especifica das bases que compőe o gene geralmente corresponde a uma única proteína ou RNA complementar.

No DNA, o comprimento de cada filamento é 600 mil vezes maior do  que a largura. Quando célula, núcleo e cromossomo dividem-se, cada filamento serve de gabarito para a formaçăo de um novo filamento correspondente em cada um das novas células graças ŕ estrutura e ao emparelhamento das bases descobertos por Crick e Watson.

Isso explica a segunda característica fundamental do DNA, aquela que geralmente associamos ŕ hélice dupla : a capacidade de replicar-se. Em outras palavras, quando o DNA duplica-se no interior de cada célula que está sofrendo uma divisăo celular , sua capacidade de controlar as funçőes das células e do corpo dirigindo a produçăo de proteínas também se duplica.

Isso leva nos de volta ŕ principal funçăo do DNA : produzir proteínas. Como os precisos genes evoluíram de modo a ficar protegidos no núcleo da célula, é necessário que se produzam copias ativas dos genes que possa sair do núcleo e dirigir a produçăo de proteínas em outras partes da célula. Assim é preciso uma espécie de "projeto" do gene. Esse projeto é feito pelo outro acido nucléico, o RNA, que se compőe de A, C, G e uracil em vez de timina. A RNA-polimerase é a enzima especifica capaz de dividir o DNA no meio dos "degraus". Em outras palavras, ela "abre o zíper" das bases bem no meio - em suas ligaçőes de hidrogęnio - e transforma a hélice dupla em duas hélices simples com "meios degraus" expostos, rompendo as ligaçőes entre os dois filamentos que unem A com T e C com G.

Como os aminoácidos tęm de unir-se lado a lado para formar proteínas, as seqüęncias desses códons de tręs letras ao longo dos filamentos de DNA determinam as proteínas que săo exclusivas a cada um de nós.
* Uma ou mais seqüęncias especificas de tręs beses representadas por tręs letras resultam na criaçăo de cada um dos vinte aminoácidos.

* Os aminoácidos combinam-se em uma ordem especifica para formar os 50 mil tipos de proteínas do corpo humano. Cada uma dessas combinaçőes de códons é um gene.

Todos os 100 mil genes humanos estăo configurados nos 46 cromossomos humanos que se localizam em cada núcleo de cada célula. Eles se enovelam nessa forma reconhecível durante a divisăo celular.

Ao formar esses códigos, a RNA-polimerase desloca-se ao longo da molécula de DNA, abrindo-a como um zíper e permitindo que as moléculas se RNA que se encontram soltas no núcleo juntem-se e se emparelhem ao longo dos agora expostos pontos onde estăo A, C, G e T dos filamentos originais de DNA. De fato, o RNA forma uma transcriçăo exato do DNA. Essa copia denomina-se RNA mensageiro.

Quando RNA-polimerase chega ao "sinal de parada" que existe na extremidade de cada gene, desprende-se juntamente com o recém-produzido RNA mensageiro, o qual sai do núcleo e segue para um dos muitos ribossomos na célula. O ribossomo lę a mensagem do RNA e, de acorda com a seqüęncia especifica de bases no códon, ele reúne uma serie de aminoácidos provenientes das reservas que flutuam soltas pela célula. Essa açăo cria, da "estaca zero", uma proteína especifica "escrita" na linguagem codificada originalmente pela seqüęncia de bases de tręs letras existente no DNA que permaneceu no núcleo da célula. Cada uma dessas novas proteínas reflete uma pequena porçăo dos longos filamentos de DNA que contęm todos os códigos de tręs letras para as milhares de proteínas diferentes.

Do mesmo modo como a RNA-polimerase se deslocou ao longo dos pares de bases G-C e A-T exposto do DNA para criar o RNA mensageiro, o ribossomo desloca-se ao longo do RNA mensageiro para criar uma proteína. Passo a passo, cada proteína vital formada em nosso corpo é produzida dessa maneira. Neste exato momento, milhares de ribossomos em cada célula de seu corpo estăo efetuando milhőes de reaçőes que estăo fazendo os aminoácidos relacionados uniram-se formando cerca de 2 mil novas moléculas de proteína a cada segundo. Cada proteína, ao sair do ribossomo e emergir da célula, apresenta uma forma especifica dobrada e retorcida, determinada pela ligaçăo química dos aminoácidos dos quais ela é feita. Essa forma e composiçăo química dos aminoácidos dos quais ela é feita. Essa forma e composiçăo química permitem aos 50 mil tipos diferentes de proteínas executar sua funçőes especificas no corpo.

Como os ácidos nucléicos dirigem a produçăo de proteínas e a seqüęncia de proteínas é única em cada pessoa, é o DNA que, em ultima analise, controla todas as características hereditárias.

As seqüęncias codificadoras que causam a formaçăo de pęlos em um camundongo săo semelhantes, mas năo idęnticas, ŕs seqüęncias formadoras de cabelos em uma cabeça humana. Analogamente, as seqüęncias codificadoras que fazem com que os cabelos se formem em duas cabeças humanas tęm mais semelhança entre si do que com as seqüęncias formadoras dos pęlos do camundongo, porém năo săo idęnticas. Essa é chave para compreender o material hereditário e a funçăo do DNA, e a razăo de os biólogos moleculares referirem-se ŕ frase "DNA produz RNA, que produz proteínas" como o "dogma central". A descoberta de Crick e Watson foi o ponto culminante de oitenta anos de pesquisas realizadas por numerosos cientistas.

O Conhecimento da estrutura leva a leitura do código

O trabalho de Crick e Watson permitiu que de imediato se percebesse a possibilidade de ler e interpretar o plano genético de qualquer organismo incluindo seres humanos.
 Quando as pesquisas do bioquímico Fredrick Sanger nos permitiram iniciar o seqüenciamento do RNA, na década de 1960, tornou-se teoricamente possível entender toda a enorme quantidade de informaçőes contidas no DNA, e năo apenas exemplos isolados. Isso levou a um interessemos realmente conhecer a relaçăo entre cada gene e cada características física, inclusive doenças de case genética. Em 1975, Walter Gilbert foi o primeiro a aplicar um tratamento químico especifico ao DNA. Por meio novo método, Sanger tornou teoricamente possível determinar todo o "texto" que governa a hereditariedade de qualquer organismo vivo, inclusive o humano.

Começa o projeto genoma

* Dezembro de 1989 : cientistas do MIT descobrem um gene que acreditam ser crucial para o desenvolvimento das defesas imunológicas humanas, denominado gene ?RAG-1?. A descoberta lança uma nova luz sobre as complexidades do sistema imunológico, o qual é vital para todos os aspectos da saúde e do desenvolvimento humano.

* Agosto de 1991 : um esforço de pesquisa conjunto de cientista da Faculdade de Medicina Johns Hopkins, do Instituto do Câncer de Tóquio e da Universidade de Utah identifica o gene que origina o câncer do cólon. Esse gene é denominado APC. Essa descoberta permitirá aos médicos detectar um tumor no cólon no estágio mais incipiente possível.

* Março de 1993 : pesquisadores anunciaram que a doença de Huntington resulta de inexplicadas ?gagueiras genéticas?,  expansőes no tamanho de um gene especifico no cromossomo 4, que acrescentam filamentos extras do aminoácido glutamina ŕ proteína que o gene normalmente codifica.

*Agosto de 1993 : pesquisadores do Centro Medico da Universidade de Duke anunciam que as pessoas nascidas com uma variante de um gene chamado APOe tęm maior propensăo a desenvolver o mal de Alzheimer por volta dos setenta anos  de idade do que as pessoas que apresentam outras versőes do mesmo gene.

* Junho de 1995 : uma equipe da Universidade de Toronto anuncia que um gene do cromossomo 14 é responsável por até 80% dos casos familiares do mal de Alzheimer.

* Agosto de 1995 : pesquisadores do Centro de Cięncia da Saúde da Universidade de Texas informam que o gene BRCA1 tem um papel fundamental no câncer de mama.

*Dezembro de 1995 : cientistas britânicos anunciam a descoberta de um segundo gene associado ao câncer de mama, o BRCA2.

*Fevereiro de 1996 : cientistas identificam o gene que codifica uma variedade de proteínas da superfície celular que se deslocam para o cérebro e ajudam a regular o peso corporal; lançam hipótese de que a obesidade resulta de mutaçăo nesse gene receptor.

* Marco de 1996 : pesquisadores da Universidade de Cięncias da Saúde do Oregon informam que células sadias do fígado transplantadas para fígados doentes produzem a enzima FAH, ausente nesses organismos doentes. É uma nova esperança para a terapia genética direcionada para o fígado, que poderá reduzir a necessidade de transplantes desse órgăo.

* Março de 1996 : pesquisadores de cinco grandes centros médicos anunciam ter encontrado um gene que aumenta o risco de doença  renal e outros distúrbios associados ao lúpus. A versăo defeituosa desse gene codifica uma proteína que é menos eficiente em sua funçăo imunológica do que uma versăo normal do gene.

* Abril de 1996 : biólogos moleculares anunciam  ter encontrado o gene humano causador dos sintomas de envelhecimento e modificar a participaçăo desse no surgimento de doenças cardíacas, câncer e osteoropose.

Periodicamente, pesquisadores do Projeto Genoma publicam um "mapa" do genoma humano. Eles identificaram a localizaçăo física de mais de 15 mil dos 30 mil marcos ao longo dos filamentos de material de DNA que formam nossos cromossomos.

O projeto gera esperanças, medo e controvérsia

O projeto genoma originalmente foi concebido e continua a ser motivado principalmente pela esperança de curar ou reduzir essas doenças. Mas o projeto humano năo deixa de enfrentar oposiçăo.

O código genético hoje é compreendido a tal ponto que remodelar o genoma humano e dirigir suas instruçőes é algo exeqüível no futuro próximo. Muitas pessoas vęem um grande potencial na aplicaçăo desse conhecimento ŕ cura de doenças e ŕ melhora da condiçăo humana, enquanto outras opőem-se violentamente a essa engenharia e terapia genética com argumentos éticos e científicos. De fato, em outubro de 1993 Robert Stillmas, especialista em fecundidade do Centro Medico da Universidade George Washington, clonou embriőes humanos usando métodos que săo comuns na reproduçăo controlada de gado e outros animais. Esse foi um experimento de laboratório, e năo foi realizado com uma gravidez, mas de fato indicou a possibilidade de gęmeos idęnticos serem formidáveis questőes éticas e legais.

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