http://www.ime.usp.br/~cesar/projects/lowtech/setemaiores/introducao.htm 14-06-2005.
AS SETE MAIORES DESCOBERTAS CIENTÍFICAS DA HISTÓRIA Neste livro são relatados os alguns dos principais acontecimentos da ciência que contribuíram ,de certa forma, para mudanças radicais no comportamento humano As sete principais descobertas a que esse livro se refere são: 1) Gravidade e física - Isaac Newton 2) Átomo - Ernest Rutherford e Niels Bohr 3) Relatividade - Albert Einstein 4) Big-Bang - Edwin Hubble 5) Evolução - Charles Darwin 6) Célula e genética - Walther Flemming e Gregor Mendell 7) DNA - Francis Crick e James Watson As sete maiores descobertas científicas da história
David Eliot e Arnold R. Brody Cia. Das Letras Síntese dos temas por: Eduardo de Arruda Issei Wagner Tsuchiya Yoo Ra Hong
As filosofias antigas morreram lenta e relutantemente durante a Renascença. À 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 não era a o centro do universo e que ela se move ao redor do Sol. Mas as forças da razão 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. Então, na segunda metade do século XVII, naquela que foi considetrada a maior realização intelectual individual da história científica, Isaac Newton descobriu e descreveu a lei da gravitação 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 imensoas compostos dessas partículas, o Sol atrai cada um dos do s pralnetas de nosso sistema solar e a Terra atrai a Lua, Lu a, Se você largasse este livro. a Terra o puxaria com a mesma força invisível. A gravitação universal, as leus do movimento e outras regras quantitativas desenvolvidas por Newton assinalaram o iniício da física moderna e formaram o paradigma sobre o quan boa parte da ciência moderna foi construída. A razão triunfou, e o mundo foi mudando para sempre.
Nossa história começa mais ou menos na Época da Peste negra, na Europa, por volta de 1347. Neste período o uiverso físico era definido segundo os princípios apregoados pelo filósofo grego Aristóteles e pelo astrônomo egípcio Claúdio Ptolomeu. Segundo suas interpretações, as quais foram mescladas às interpretações da Igreja: Deus criara o mundo , composto de quatro elementos( terra, fogo, ar e água), encontrava-se no centro. Oito esferas cristalinas concênctricas feitas de uma substância imutável e, e os demas corpos celestes que eram carregados ou sustentados por essas esferas compunham compunham o céu. Uma esfera e sfera continha o Sol, outra a Lua, cinco esferas distintas continham cada uma um dos planetas (exceto a Terra) conhecidos na época ( Marte, Mercúrio, Júpter, Vênus e Saturno), e a oitava estrela continha todas as estrelas. Na terra a matéria se deteriorava e morria, enquanto o resto do universo era perfeito e imutável. Até mesmo a arbitrária divisão do tempo de sete dias é resultado direto dessa concepção antiga sobre os corpos celestes. Nessa época reinavam superstição e a astrologia, magia, feitiçaria e alquimia eram populares. Não existia ciência. Sabemos hoje que a Terra leva 365 dias, 5 horas, 48 minutos e 46 segundos para fazer uma viagem completa em torno do Sol. Os egípcios antigos estimaram em 365 dias e um quarto; isso implicava numa
estavam erradas, as pessoas perceberam que a Terra não era a o centro do universo e que ela se move ao redor do Sol. Mas as forças da razão 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. Então, na segunda metade do século XVII, naquela que foi considetrada a maior realização intelectual individual da história científica, Isaac Newton descobriu e descreveu a lei da gravitação 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 imensoas compostos dessas partículas, o Sol atrai cada um dos do s pralnetas de nosso sistema solar e a Terra atrai a Lua, Lu a, Se você largasse este livro. a Terra o puxaria com a mesma força invisível. A gravitação universal, as leus do movimento e outras regras quantitativas desenvolvidas por Newton assinalaram o iniício da física moderna e formaram o paradigma sobre o quan boa parte da ciência moderna foi construída. A razão triunfou, e o mundo foi mudando para sempre.
Nossa história começa mais ou menos na Época da Peste negra, na Europa, por volta de 1347. Neste período o uiverso físico era definido segundo os princípios apregoados pelo filósofo grego Aristóteles e pelo astrônomo egípcio Claúdio Ptolomeu. Segundo suas interpretações, as quais foram mescladas às interpretações da Igreja: Deus criara o mundo , composto de quatro elementos( terra, fogo, ar e água), encontrava-se no centro. Oito esferas cristalinas concênctricas feitas de uma substância imutável e, e os demas corpos celestes que eram carregados ou sustentados por essas esferas compunham compunham o céu. Uma esfera e sfera continha o Sol, outra a Lua, cinco esferas distintas continham cada uma um dos planetas (exceto a Terra) conhecidos na época ( Marte, Mercúrio, Júpter, Vênus e Saturno), e a oitava estrela continha todas as estrelas. Na terra a matéria se deteriorava e morria, enquanto o resto do universo era perfeito e imutável. Até mesmo a arbitrária divisão do tempo de sete dias é resultado direto dessa concepção antiga sobre os corpos celestes. Nessa época reinavam superstição e a astrologia, magia, feitiçaria e alquimia eram populares. Não existia ciência. Sabemos hoje que a Terra leva 365 dias, 5 horas, 48 minutos e 46 segundos para fazer uma viagem completa em torno do Sol. Os egípcios antigos estimaram em 365 dias e um quarto; isso implicava numa
imprecisão de pouco mais de 11 minutos. Dessa forma a adoção do calendário Egípcio por Júlio César no séc. I DC acarretou algumas algumas disparidades. Um dos problemas notados era a data da pácoa que estava ocorrendo atrasada devido à imprecisão. Para tentar sanar esse problema o Papa Sisto IV pedira a J. Muller qe realizasse um estudo para determinar a cusa exata da diparidade. No entando sob o sistema De Aristóteles e Copérnico era impossível achar a causa exata da imprecisão. Em 1514 foi a vez de Nicolau Copérnico de tentar solucionar esse problema. Mas, assim como Muller, ele havia notado que as teorias de Ptolomeu sobre um universo geocêntrico não condizam com as observações. Mas tinha de solucionar esse impasse sem entrar em divergência com as idéias populares. Como julgava ser impossível concluir nada ainda sobre a relação entre Terra e Lua ele recusou o convite da igreja alegando não poder explicar a razão da discrepância. Secretamente continuou com seus estudos e em 1530 veio a público encorajado por amigos para apresentar o esboço de sua teoria heliocêntrica, provocando uma reação mista na população. mas em 1540 publica sua obra completa,entitulado As revoluções mas nessa época já entontrava-se entontrava-se enfermo com apoplexia e paralisia. Sua obra, dividida em seis longas partes, fornecia uma longa e minunciosa explicação sobre o sistema heliocêntrico. As revoluções ajudou a resolver o problema do calendário e mostrou que as teorias de Ptolomeu pareciam estar erradas, mas ainda assim , sua obra não explicava ainda porque não existia um grande vento forte devido ao movimento da Terra, alémm disso sua teoria entrava em conflito com a Bíblia. Caberia então à Renascença e outros astrônomos e matemáticos adotar sua teoria, refiná-la e expandi-la ao ireffutável. A obra não foi censurada pela igreja porque ela ainda não havai começado a caça aos hereges. Nesse tempo, houve ua série de acontecimentos que viriam a imortalizar a obra de Copérnico. Um eclipse parcial do Sol em 21 de agosto de 1560, desessete anos após a morte de Copérnico. Esse acontecimento em si não teve muita importância em si, a não ser pelo fato de ter sido testemunhado por Tycho e ter radicalmente mudado sua vida. Este seria futuramente um observador dos céus, todas as sua sdescobertas a despeito do céu foram feitas a olho nu, já que o telescópio ainda não fora inventado. Seu lugar na história foi garantido por um mapeamento das estrelas e dos planetas e de seus movimentos muito mais preciso do que todos realizados até então.
O trabalho de Tycho foi muito importante para aplicações na agricultura, navegação e na fabricação de relógios, sendo uma revelação na obra e do plano de Deus. Kepler se destaca, ante às observações de Tycho
Kepler teve um a vida difícil desde o nascimento, passando por enfermidades durante toda a vida. Mas ainda assim se entitulava um homem de natureza canina, por ter resistido a todas as enfermidades que podiam ter o levado a morte. Baseado nas observações de Tycho, Kepler desenvolvia uma obra que em breve desempenahria um papel fundamental na erradicalçao dessas crenças antigas de Ptolomeu e Aristóteles que impregnaram a sociedade da época.. Kepler era árduo defensor da geometria, afirmando que ela era co-eterna com Deus, que a geometria era o próprio Deus. Essa foi a base fundamental na teoria de Kepler. Como defensor da geometria e toda sua crendice de que Deus teria feito o universo com base na geometria, ele tentou explicar por que haviam sete sólidos perfeitos na natureza e sete planetas. Para ele, era não poderia ser uma simples coincidência. Tudo isso o levou a uma busca inútil já que hoje sabem os que o sistema solar não é composto apenas por sete planetas. Kepler foi trabalhar com Tycho em 1600. Em sei leito d emorte em 1601 Tycho legou a Kepler todos os preciosos registros sobre os movimentos dos planetas. Com base nesses dados, Kepler apresentou em obras publicadas no período de 1609 a 1638 três princípios, atualmente conhecidos como Leis do Movimento Planetário de Kepler: 1) Todos os planetas firam em torno do Sol em órbitas elípticas; 2) Uma linha radiasl que ligue qualquer planeta ao Sol varre áreas iguais em períodos de temops iguais; 3)O Quadrado do período de revolução de um planeta é proporcional ao cubo de sua distância média em relação ao Sol. Kepler foi o primeiro a apresentar uma interpretação matemática mecanicista sobre os movimentos dos corpos celestes. Com isso, ele contradizia sua grandiosa teoria geométrica, mas dava um enorme passo no campo da Física. Giordano Bruno(1548-1600) foi um teólogo e filósofo que questionou a o teocentrismo. Nisso, a Igreja começou uma caçcada a Bruno, e com sua
prisão e julgamento que durou 7 anos foi condenado por heresia. Poderia retratar-se de suas teorias e salvar-se. Mas para manter-se fiel a seus princípios não desmentiu o retratou nada em sua teoria, o que o levou a morte em 17 de fevereiro de 1600, queimado vivo. As obras de Bruno mais tarde infkendiariam Galileu e se tornariam uma fonte importante de pensamento científico por séculos após sua morte. Galileu fora um estudante de medicina, mas abandou estes estudos para dedicar-se à matemática, mecânica e hidrostática. Em seu primeiro ano na universidade sua atenção foi dedicada ao estudo dos pêndulos, o que mais tarde o levaria a construção de um relógio altamente preciso. Galileu foi quem também provou que o tempo de queda de um corpo, no vácuo, independe de sua massa, cotrariando a teoria de Aristóteles. Galileu lecionou matemática e astronomia em Pádua por 18 anos, firmando sua reputação como cientista e inventor e que mais tarde seria usado por Newton para assentar os alicerses da física moderna. De todas as suas descobertas a mais famosa é o telescópio. Apesar da invenção ser atribuída a um fabricante de óculos holendês , foi Galileu quem desenvolveu o instrumento com grande potência, sendo de grande utilidade prar fins militares marítimos. Não custou para Galileu apontar sua invenção para o céu e iniciar uma nova revolução. Com as observações feitas através do telescópio, Galileu passou a defender o sistema copernicano. Fez alusões a essas opiniões em seu tratado Mensageiro celeste embora evitasse endossar plenamente as idéias copernicanas. A Igreja o alertou que discordava das interpretações contidas no tratado mas não o interferiu em seu direito de expressar sua opinião. Não demorou para que começasse a defeder o heliocentrismo com base no legado de Bruno. A Igreja não mostrava-se contente com as publicaçõe de Galileu. O que viera a seguir era uma divergência entre ele e a Igreja e uma frente de oposição de colegas invejosos da universidade. Em meio a uma tempestade de controvérsias que se formava na primavera de 1615, Galileu viu-se diante da escolha entre renunciar totalmente à sua posição ou demosntrar que a Bíblia poderia ser compatível com a teoria
copernicana. Ele decidiu defender-se de um modo racional e cauteloso. A verdade de Deus, escreveu, é comunicada de duas formas - pela Bíblia e pela natureza. Antes de enveredar por uma série de exemplos demonstrando que a Bíblia não pode ser interpretada ao pé da letra e que boa parate dela presta-se a a diferentes ionterpretações, Galileu alertou que as graves consequencias para a sociedade e seus cidadãos se não se permitisse a ninguém apresentar essas diferentes interpretações. Seus esforços para obter apoio para suas idéias estava fracassando porque a ascensão da ciência moderna permanecia oprimida sob o peso da história e do sistema de crenças erôneas de dois mil anos de idade que haviam sido acolhidos pela maioria da sociedade. Tudo isso estava deixando de ser uma questão de exatidão do sistema copernicano para ser uma questão de liberdadde individual. Nesse ínterim a Igrea ainda se recusava a ver a demonstração de Galileu pelo telescópio que a Terra não era imóvel. Em 1624 consegue permissão do papa Urbano VIII para publicar um fiálogo franco examinando e comparando as visões copernicanas e ptolemaica. Daí surgiu Diálogo sobre os dois máximos sistemas do mundo. No entanto pouco depois da publicação do livro o papa já não esramans amigo e defensor de Galilue e instiiuiu uma comissão papal especial para investigar suas obras. No entanto, suas escrituras foram acusadas como "falsas e errôneas" , sendolhe ordenado a retratar-se publicamente e nunca mais ensinar a teoria copernicana. Mas ao contrário de Bruno, Galileu preferiu a vida, e retartouse. Até o fim dos seus dias foi confinado sob rigorosa prisão domiciliar. Durante dua prisão desenvolveu sua mais omportante obra Discurso e demosntrações matemáticas sobre dias novas ciências. Como estava proibido de imprimir qualquer livro, este foi contrabandeado e impresso na França. Em 1638 ficoucego antes de conseguir receber uma cópia de sua obra. Ainda prisioneiro, morreu em 9 de janeiro de 1642. Principia voltar
Isaac Newton, nasceu no dia de natal de 1642, mesmo em meio às dificuldades no seu nacimento consguiu superá-los e continuar a vida em frente. Aos dezoito anos ingressa na famosa Trinity College, em Cambridge, onde mais tarde conheceria Isaac Barrow, que o encorajaria a estudar matemática e óptica., formou-se em 1665 mas foi obrigado a voltar para sua casinah em Woolsthorpe ainda naquele ano pois uma ggrande peste grassava na cidade Durante os 18 meses de peste em que Newton esteve em casa ele assentou os alicerces do trabalho que revolucionariam a ciência. A origem da célebreda maçã pode ser situada neste período. Newton estava sentado perto da macieira quando viu uma maçã cair no chão. Naquele momento, ele percebeu que a tração dentral exercida pela Terra aplicava-se a ambos os objetos, a maçã e a Lua, e que: Se a Lua estivesse em repouso como a vamçã na árvore ela também cairia sobre a Terra e É a atração exercida pela Terra - embora enfraquecida pela grande distância entre a Lua e a Terra - que impede a Lua de afastarse de sua órbita. •
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Com base nessas observações e em seus cálculos desenvolveu as leis do movimento: 1) Um corpo em repouso continuará em repouso a menos que uma força atue sobre ele, e um corpo em movimento retilíneo uniforme continuará a moverse na mesma velocidade em linha reta a menos que uma força atue sobre ele. 2) A aceleraçção é diretamente proporcional à força. 3) A cada ação corresponde uma reação igual e oposta. Com isso Newton iniciou a ciência que hoje chamamos de "física clássica". Newton pôde basear-se em certa medida nos trabalhos de Kepler e Galileu para desenvolver a lei da gravidade inversa e as leis do movimento. Mais tarde também desenvolveu um novo ramo da matemática conhecido como cálculo diferencial e integral, e iniciou os estudos em óptica. No entanto continuou muito relutante em publicar qualquer uma de suas descobertas julgando que era ainda necessario cálculos mais precisos, pois ele se baseava no valor geralmente aceito, mas errado, do diâmetro da Terra. Esse tempo todo foi de 20 anos até que se publicasse suas descobertas.
Em 1684 ainda não havi apublicado nenhuma de suas descobertas. Mas nesse ano explicou seus cálculos sobre o movimento planetário e órbiras elípticas a um amigo e colega e grande astrônomo, Edmond Halley. Halley reconheceu de pronto a trementa importância de sua descoberta e o convenceu a publicar suas anotações. Arcou com todas as despesas de impressão, organizou os originais e por fim, vinte anos depois , graças a Halley o mundo hoje conhece o maior livro científico já escrito, Philosophiae naturalis principia mathematica, comumente chamado Principia. A publicação da obra leh concedeu fama e ao mesmo tempo muito descgaste, tornando-o indiferente à ciência. Retomou seu interesse apenas em 1727. A física de Newton norteou a ciência por mais de duzentos anos - até a primeira metado do século XX, quando Einstein demonstrou que a física precisava crescer para além da estrutura newtoniana. voltar
Terminou a primeira 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 milhões de anos, ao se descobrir que a evolução da Terra teria se iniciado a mais de 20 milhões de anos esta teoria foi posta de lado. Em 1896 foi descoberta a emanação espontânea de energia de materiais radiativos, por Henri Bercquerel, mas apenas 10 anos depois Einstein apresentou sua fórmula (E = mc²), compreendendo – se a verdadeira relação 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 são destrutíveis, contradizendo a Lei da Conservação da energia. Fundamentados nesta novas teorias, os cientistas compreenderam que o Sol estava criando energia fundindo átomos de hidrogênio 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 especulação curiosa e intrigante durante 27 anos porque não 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 fusão nuclear do Sol, mas poderia empregar a grande quantidade de energia por meio da fissão 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 compreensão 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 colisão 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 colisão atômica. Eles realizaram a primeira divisão artificial atômica completa de um núcleo atômico. A energia ganha foi pequena, mas foi a primeira demonstração da teoria de Einstein. Em 1932 James Chadwick descobriu a existência do nêutron no núcleo do átomo. Os cientistas perceberam rapidamente que a "bala" para se atingir os núcleos ideal seria o nêutron, pois ele não estava carregado eletricamente. Em 1935 o físico italiano Enrico Fermi concebeu algumas idéias que procuraram demonstrar que. Quando a grande massa do nêutron colidisse contra o núcleo alvo, a força natural de repulsão entre prótons passaria a ser maior do que a força nuclear forte que mantém coesa a gotícula nuclear. No começo de 1939, a fissão nuclear ainda permanecia na teoria. Mas os cientistas perceberam que sem a "reação em cadeia" seria necessária mais energia para acelerar o projétil do que se obteria com a fissão. A matemática alemã descobriu como se obter a fissão e a reação em cadeia de um elemento pesado, bombardeando com nêutrons átomos de urânio e descobrindo que havia ocorrido uma pequena reação 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 então criou um comitê para estudar as perspectivas da energia atômica para fins militares. Após a resposta positiva deste comitê o exército e a Marinha, em janeiro de 1940, receberam a primeira subvenção 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 Grã Bretanha e do Canadá, organizar esforços para a utilização da energia atômica pelas forças armadas. Esta ação 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 instalação 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 liberação e o bombardeio de nêutrons começou a pular freneticamente. Isto é, ocorreu a reação em cadeia, eles reinseriram as hastes de controle para extingüir as atividades.
Assim que a reação em cadeia passou a ser uma realidade plausível, foram montadas instalações secretas em uma área de 181 quilômetros quadrados em Oak Ridge, Tenesee, e em uma extensão 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 questão essencial: Quanto urânio ou plutônio seriam usados na bomba? Se fosse usado urânio de menos, os nêutrons escapariam desse material sem gerar a reação 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 construção 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 direção ao céu, os observadores foram banhados por um clarão dourado, cinza, púrpura e azul cem vezes mais intensado que a luz do Sol em uma dia claro. A detonação 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, três 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 Japão, às 8:15 da manhã. 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 Japão, 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, às 11:02 da manhã a bomba destruiu metade da cidade e matou 70 mil dos seus 270 mil habitantes. =( inicio
TERMINOU A SEGUNDA 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 falência 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 à educação rígida. Como se vê em suas críticas aos Estados totalitários e à autoridade militar. As histórias de seu fraco desempenho escolar na época são verdadeiras.
Na sua infância algumas influências o levaram a estudar a relatividade, uma bússola portátil que mostrou a ele que o espaço não era vazio como o ensinaram, seu amor pelo violino que lhe deu a percepção sobre a estrutura matemática da música, seu tio Jakob, que lhe despertou o interesse pela ciência e seu outro tio Cäsar Koch que percebeu e o apoiou o interesse pela ciência. Einstein desejava continuar seus estudos de física e matemática, matriculando – se na renomada Escola Politécnica de Zurique, na Suiça. Apesar da sua idade não lhe permitir o ingresso, ele escreveu um texto sobre magnetismo que prenunciava a relatividade e graças aos amigos da famíli, o trabalho chegou nas mãos do diretor da escola. Acarretando na sua admissão. 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, então trabalhando no Departamento Suiço de Patentes, em Berna e dando aulas particulares de física para estudantes casou – se com Mileva Maric. Dois anos depois escreveu um artigo entitulado: “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 não absoluta. Os conceitos e provas dessa conclusão tornaram - se conhecidos como teoria especial da relatividade. Em um ensaio relacionado a esse artigo, ele estabeleceu a equivalência entre massa e energia, mais tarde representada pela fórmula E = mc². Essa foi a mais importante conclusão de Einstein de sua teoria especial da relatividade. Em 1905 ele publicou um total de 5 ensaios sobre temas inteiramente diversos. Três deles estavam entre os maiores da física. O ensaio concernente à explicação quântica do efeito fotoelétrico conquistou – lhe o prêmio Nobel dezesseis anos mais tarde. O terceiro ensaio continha a teoria especial da relatividade, acrescentando o espaço – tempo como a Quarta dimensão do universo. Em 1907 ele iniciou sua carreira acadêmica 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 Ciências, escreveu uma carta revelando sua admiração à mesma. Esta admiração mútua que iria ser apagada ao iniciar – se a primeira grande guerra. O que transformou Einstein em um pacifista. Como conseqüencia da guerra, sua mulher e seus dois filhos não puderam retornar a Berlim depois das férias de verão na Suíça em 1914. Isto acabou
acarretando o divórcio. Einstein passou a pronunciar contra o militarismo alemão 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 previsões feitas por Einstein em sua teoria com respeito a deflexão da luz das estrelas. Sua vida pública mudou drasticamente. Ele tornou – se símbolo da ciência e o mestre do intelecto do século XX. Com o ressurgimento do militarismo alemão e acompanhado de um nível sem precedência de anti semitismo, Einstein pensou em desligar –se por completo da Alemanha. Após prever a 2² grande guerra suas relações 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 declarações de seu filho em 1920 e a morte de sua esposa em 1936 ele teve sua imagem abalada. Sua tranq6uilidade em New Jersey seria abalada então pela assinatura da carta que daria inicio ao projeto Roosevelt em 1939 o que viria a degradar ainda mais sua imagem. Culminando em declarações feitas na televisão em 1950, sobre a bomba H. Apesar de suas opiniões sociais e políticas não produzissem um impacto significativo, avaliado por sua contribuição permanente à nossa compreensão do universo, Albert Einstein sempre permanecerá como uma figura grandiosa na ciência. Ele censurou governos fracassados e as políticas opressivas de selaram o destino de milhões. Podemos defini – lo da seguinte forma: “Einstein, o alemão 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.” A quarta dimensão voltar
A quarta dimensão Em primeiro lugar teremos a teoria especial da relatividade de Einstein. A importância central dessa teoria é que a passagem do tempo não é absoluta. A velocidade com que o tempo passa é diferente para uma pessoa “em repouso” e para a outra pessoa que está se movendo em grande velocidade em relação àquela pessoa em repouso, apesar de que para cada uma delas o tempo seja o tempo real, isto é, normal. Com a descoberta da relatividade descobrimos que o tempo e o espaço não são separados. A relatividade
espacial, mostrou que os princípios de Newton não são válidos para condições extremas. Galileu e Newton também estudaram a “relatividade”, mas na época seu conceito era diferente. Na relatividade galileana mostram a necessidade de um referencial para descrever o movimento de um objeto. Aproximando – se o fim do século XIX, os fatos que eram descobertos pareciam contradizer ou não ser abordados pelas leis físicas da época. O físico escocês James Clerk Maxwell, em 1861 e 1865, publicou seus dois célebres ensaios sobre um campo eletromagnético invisível que incluía um amplo conjunto de ondas. Ele mostrava que as ondas luminosas são simplesmente a porção visível desse espectro e que todas as ondas moviam – se a aproximadamente 300 mil quilômetros por segundo. Einstein supôs que essas velocidades devem ser uma constante e não uma velocidade relativa. A velocidade do observador não deveria fazer diferença na velocidade dessas ondas. Ou as equações de Maxwell eram incorretas ou era incorreta a mecânica de Newton. Einstein em sua teoria especial, afirma a exatidão das equações de Maxwell e a inadequação da física de Newton para explicar o espaço e o tempo quando um objeto ou um observador se aproxima da velocidade da luz. Mas apesar de Maxwell ter demonstrado que a luz é um fenômeno eletromagnético a maioria dos físicos continuou a acreditar em uma espécie de éter que conduziria as ondas luminosas. Os experimentos de Michelson – Morley de 1887 destinavam – se a confirmar a existência do éter. Eles tentavam prová – la demonstrando a diferença do tempo que luz demoraria para viajar a noventa graus daquela direção. Nesse ano Michelson e Morley repetiram os experimentos anteriores de Michelson e obtiveram o mesmo resultado, ou seja, não detectaram a presença do éter. A teoria especial da relatividade aplica – se apenas à relação entre dois objetos, quando um se move em relação ao outro ou se afasta do outro em grande velocidade. Se um objeto ou observador está em repouso em relação a outro objeto ou observador que se move em grande velocidade, este movimento do segundo objeto ou observador em relação ao primeiro resulta em uma diferença na passagem do tempo para cada observador, conforme ela é medida pelo outro. A teoria de Einstein quando lidando – se com observadores e objetos que se movem um em relação ao outro com velocidades superiores a aproximadamente a metade da velocidade da luz é a única maneira correta de se obter o resultado correto. Quando qualquer matéria atinge uma velocidade próxima a metade da velocidade da luz, o efeito sobre o tempo passa a ser cada vez mais marcante, pois há um efeito crescente e muito mais evidente da velocidade sobre os intervalos de tempo. Essa idéia de que
o tempo pode verdadeiramente mudar e é uma função da velocidade contraria totalmente nossa experiência cotidiana. A matéria submetida a essas altas velocidades não sofrem alterações físicas, mas se examinarmos as características físicas da própria matéria, o conceito de relatividade torna – se ainda mais claro. Imaginando um objeto dentro de uma nave espacial, como por exemplo um átomo de hidrogênio e tendo também outro átomo idêntico sobre a superfície da Terra. Se cada pessoa possuísse um equipamento capaz de simultaneamente ou de algum modo medir e registrar o número de órbitas que cada um dos elétrons completassem em um certo período de tempo, o verdadeiro número de órbitas seria diferente para os dois átomos. O elétron do átomo da nave espacial é mais lento que a do da Terra. Ambas as pessoas poderiam ver essa diferença relativa porque seu equipamento seria condizente com as mensurações. A Segunda observação a respeito do efeito físico do movimento em alta velocidade é o encolhimento da matéria na direção do movimento. Assim, o comprimento de uma régua de 30 centímetros para um observador que meça essa régua que passa por ele perto da velocidade da luz a própria régua parecerá Ter encolhido na direção do movimento. Durante o processo de desenvolvimento da teoria especial Einstein descobriu a mais famosa equação da ciência: E = mc². Essa equação reflete a compreensão de Einstein de que a massa inerte é simplesmente energia latente. Nunca antes se percebera ou se reconhecera que a massa e a energia são simplesmente e precisamente os dois lados da mesma equação. A massa do átomo aumenta segundo o fator relativístico à medida que sua velocidade se aproxima da velocidade da luz. Nos 10 anos seguintes à publicação de seu artigo sobre a teoria da relatividade especial, Einstein expandiu essa teoria para a teoria geral da relatividade. A teoria geral explica a gravidade além da física newtoniana. Einstein esclareceu por que a matéria causa a gravidade. Enquanto a teoria especial limita – se a referenciais que se aproximam ou se afastam em linha reta em do outro com velocidade constante, a teoria geral fornece uma fórmula para a relação da matéria por todo o espaço movendo – se em qualquer direção, com ou sem aceleração. Entre as principais previsões derivadas da teoria geral incluem – se as seguintes: 1) Toda radiação eletromagnética (inclusive a luz) é defletida pela força gravitacional. 2) A órbita de Mercúrio desvia – se da órbita calculada pela física newtoniana. 3) Um relógio na superfície de um objeto imenso trabalhará mais lentamente do que um relógio idêntico livre no espaço.
4) Existem ondas gravitacionais, irradiando – se à velocidade da luz a partir de grandes massas que estão em aceleração. Apesar de não parecer tão natural mas a relatividade apresenta uma certa influência na prática de nossa vida cotidiana. Como os GPS etc.
FIM DA TERCEIRA
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 observação 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 à compreensão atual da Via Láctea. À medida que os astrônomos continuavam a mapear o céu, come çaram a perceber a incrível vastidão na qual vivemos, e também se deram conta da infinidade do universo em que vivemos. Só nesta galáxia existem cerca de 300 bilhões de estrelas. Além das estrelas e planetas existem no universo enormes nuvens de hidrogênio e poeira que os astrônomos ainda estão trabalhando em detectar e medir. No ano de 1612, o astrônomo alemão 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 São Paulo, obteve Ph.D. em astronomia na Universidade de Chicago em 1917. Mais tarde foi trabalhar no Observatório Mount Wilson, na California, 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 não 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 aproximação ou afastamento das estrelas e outros corpos celestes com relação à Terra, conforme a luz percebida aqui na Terra. Embora a luz seja feita de fótons e o som de vibração do ar, ambos assemelham – se no aspecto de se apresentarem em comprimento de onda que podem ser metidos. Uma mudança na onda luminosa em direção ao vermelh ocorre porque a estrela está se afastando do observador na Terra. Com essa informação 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 recessão aumenta proporcionalmente à distância com relação à Terra. Em outras palavras, o universo está se expandindo e com as estrelas mais distantes se movendo mais rápido. O ritmo da expansão é representado pelo cálculo que é denominado constante de Hubble. Segundo os cálculos atuais as galáxias estão se expandindo a uma velocidade de aproximadamente 16 à 32 quilômetros por segundo para cada milhão de anos – luz de distância da Terra. Se imaginarmos e calcularmos mateaticamente a expansão 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 bilhões de anos. Em 1927, depois de tomar conhecimento sobre a teoria da expansão 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 atração gravitacional, contraindo e comprimindo – se cada vez mais, em algum momento com uma temperatura elevadíssima e o volume mínimo ocorreu uma grande explosão. Lemaitre afirmou que a recessão das galáxias é prova visível dessa explosão. Essa teoria foi aperfeiçoada por George Gamow e publicada em 1948 em um artigo entitulado: “A origem dos elementos químicos.”, no qual Gamow utilizou pela primeira vez o termo Big Bang. Esta teoria hoje, de tão aceita é chamada de teoria padrão. Embora o Big Bang Ter ocorrido há cerca de 15 bilhões de anos, foram precisos vários bilhões de anos só para que as galáxias adquirissem sua atual configuração no universo. Ainda não há consenso se o universo ira continuar de expandindo indefinidamente.
O ovo cósmico se formou predominantemente átomos de hidrogênio, seguido pelo segundo átomo mais simples, o hélio. Esses dois elementos representam cerca de 99% do universo. Trilhões vezes trilhões vezes trilhões de interações de átomos de hidrogênio, átomos de hélio e outras partículas elementares ocorreram para formar elementos diferentes do hidrogênio e do hélio – contudo, esses outros elenmentos químicos que ocorrem naturalmente perfazem menos de 1% de todo o universo. No princípio, a terra era extremamente quente e não tinha atmosfera. Formou – se então a primeira atmosfera primitiva, que continha sulfeto de hidrogênio e outros gases de material derretido. Onze bilhões 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 especulações 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 evidências nos levam a crer que a existência de vida em nosso planeta possa não ser exclusiva. Entre a tecnologia em desenvolvimento, os astrônomos estão prevendo o surgimento de uma nova era na astronomia, a Segunda vinda de Colombo, na qual encontraremos novos mundos. O Eco da Criação voltar O eco da criação Eletromagnetismo refere – se a uma força ou fenômeno que é uma combinação de eletricidade e magnetismo. Seguindo o exemplo de Newton e aplicando o método científico à mecânica, pesquisadores do séculos XVIII e XIX realizaram centenas de experimentos com eletricidade e magnetismo, procurando entender esses fenômenos. Seu trabalho levou à compreensão da natureza e das características da eletricidade e do magnetismo. Essa compreensão foi compilada por Clerk Marxwell, que foi a base das teorias de Einstein, pode ser resumida em 4 tópicos centrais: 1) Uma carga elétrica produz um campo elétrico. 2) Existe um campo magnético entre pólos de um magneto. 3) Campos elétricos são produzidos por mudança de campos magnéticos. 4) Campos magnéticos são produzidos por mudança de campos elétricos por correntes elétricas.
A partir do 3º e do 4º princípios ele concluiu que campos elétricos e campos magnéticos não podem ser separados, pois um gera o outro. A partir dessa conclusão, ele previu a existência de ondas de energia em sua maior parte invisíveis, que atualmente são chamadas de radiações eletromagnéticas. Embora ele já tivesse previsto a existência da radiação eletromagnética, foi somente após 25 anos que ela fosse amplamente aceita, com as experiências de Heinrich Hertz criando as ondas de rádio em laboratório esse problema foi resolvido. Após o desenvolvimento do rádio, os cientistas perceberam que as ondas solares, causavam interferência nas ondas de rádio, após mais pesquisas, descobriu – se que não só o Sol mas os mas todos os corpos celestes causavam a tal interferência. Daí surgiu o radioscópio, fora a primeira vez que a astronomia não dependia mais somente de observações ópticas. Isso provocou uma nova fase da pesquisa sobre o Big Bang: não só o hidrogênio e o hélio foram formados com o Big Bang mas foi liberada também um campo de radiação por microondas, supostos pela primeira vez por Georges Lamaitre. O Big Crunch voltar O Big Crunch A vida na Terra e não da própria Terra poderia vir a ser a vítima de um enorme cometa ou asteróide. Existem trilhões de cometas presos pelos campos gravitacionais dos planetas e do Sol, viajando em nosso sistema solar. Existem também milhares de asteróides no cinturão entre Marte e Júpiter. A grande massa de Júpiter às vezes captura cometas, como fez em 1994. Onde ocorreu a colisão mais cataclísmica da história. Medidas pelo tempo geológico, as coliusões são mais ou menos rotineiras na Terra - um cometa ou asteróide grande atinge a Terra em média a cada poucos milhões de anos, como ocorrecu com o cometa que colidiu com a Terra há 65 milhões de anos, e que hoje em dia se acredita Ter sido causa da extinção dos dinossauros. Examinando o quadro mais amplo, o sistema solar com certeza terá seu fim daqui a 4 ou 5 bilhões de vida. O Sol tem aproximadamente 5 bilhões de anos e pode queimar por mais 5 bilhões. Quando todo o hidrogênio de seu núcleo tiver se transformado em hélio, ele liberará toda a energia gravitacional. Entre trilhões de estrelas do universo, todas estão condenadas, porque estão fadadas a consumir todo o seu combustível de seu núcleo, mas também
porque poderão perder a batalha para a gravidade. Mas será que o universo irá se acabar? A quantidade de matéria no universo com a resultante força de sua gravidade é o fator central na resposta a essas perguntas. A gravidade é a mais fraca das forças na natureza quando examinada em perspectiva atômica, mas na escala astronômica ela é a força dominante. Se o ritmo de expansão de toda a matéria que explodiu e está em afastamento desde o Big Bang for suficientemente rápido, toda essa matéria conseguirá escapar da gravidade cumulativa de todo o resto do universo. Porém se o material não estiver se expandido o suficiente, ele acabará parando e irá começar a contrair de volta a um ponto central. Se o universo voltar a se contrair, aglomerados de galáxias começarão a mesclar – se cerca de 1 bilhão de anos antes do Big Crunch. Centenas de milhões de anos decorrerão enquanto as próprias galáxias se misturam, o que provocará imensa atração gravitacional sobre todas as estrelas. Durante esses milhões de anos toda a matéria se aproximará muito, e a temperatura do universo em condensação aumentará e superará a das estrelas, fazendo - as explodir. Isso irá gerar inúmeros buracos negros até que tudo se resuma num único ponto com temperatura e densidade infinitas. Alguns físicos, como Einstein acreditam que existe uma teoria, até agora não descoberta, que em conjunto ou série unificada de princípios e equações, a existência e as propriedades de toda a matéria e energia. Um aspecto dessas teorias unificadas é que os prótons de todo o universo irão se desintegrar em trilhões de anos. Já sabemos como surgiu o universo mas ainda não temos certeza de como ele irá terminar. Mas entre esse princípio e o frio, a humanidade surgiu, com sua história e sua cultura diversificada e fascinantes. À medida que continuamos a aplicar nossa capacidade de raciocínio à compreensão do mundo físico, e até que realmente se descubra vida em outra parte do universo, nós, humanos, parecemos ainda mais incríveis. inicio
FIM DA QUARTA 5) Evolução - Charles Darwin A evolução e o principio da Selecao natural
Das sete maiores descobertas científicas, três 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 evolução de Darwin. A evolução está longe de ser uma teoria - é um princípio além do questionamento e do debate. Não obstante, com seu programa destrutivo e irracional, os criacionistas do século XX, saídos diretamente da Idade das Trevas, esforçaram-se oara colocar a emoção antes da razão e fazer da evoluçao uma questão discutível. A verdade é qeu todas as formas de vid atêm um ancestral em comum e, mediante um processo que "seleciona" naturalmente as características importantes para a sobrevivência, cada espécie, inclusive a humana, gradualmente se adapta ao seu meio em mudança. Nos 140 anos desde que Darwin escreveu A origem das espécies, avançcamos extraordinariamente na compreensão de como a evolução funciona, incluindo-se descobertas, no sévulo XX, de fósseis de predecessores do Homo sapiens e dos mecannismos precisos da evolução 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 condições ambientais, o que, por sua vez, põe em ação a seleção natural. A descoberta de Charles Darwin equivale à de Newton em importância, e assemelha-se a esta porque os dois cientistas desenvolveram suas proposições 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 compreensão do universo, e Darwin, para nossa compreensão da vida.
FIM DA QUINTA
6) Célula e genética - Walther Flemming e Gregor Mendell A Célula e Genética A origem da vida na Terra a reprodução dos seres vivos e a teoria da evolução de Darwin foram convertidas à 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 evolução. Pela primeira vez, pudemos compreender o inter-relacionamento destes três elementos da vida : origem, reprodução e evolução. A descoberta da célula, de seu núcleo e de seus processos de divisão 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 c´lulas vivas em 1835. Biólogos descobrem os órgãos da célula Cientistas começaram a identificar outras partes do mecanismo interno da célula. Na verdade, as células contêm um conjunto de órgãos 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 secreção de substancias destinadas à exportação. Lisossomos : Digestão intracelular de material endógeno ou exógeno. Mitocôndrias : Respiração celular Membrana : Regula as trocas entre a célula e o meio. • • •
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Cada célula contem apenas um núcleo, mas varias unidades das demais organelas, alem das organelas mencionadas acima, as células vegetais contem cloroplasto, que são muito semelhantes às mitocôndrias, porem criam energia por meio da fotossíntese Biólogos determinas as fases da divisão celular Em 1879, Walther Flemming conseguiu identificar um material filiforme no núcleo das células. Observando esse material durante a divisão 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 idênticas. Ele deu a esse processo de divisão 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 duplicação dos cromossomos e dos centríolos. A duplicação dos cromossomos ocorrerá no final da interfase. Prófase : Condensação dos cromossomos já duplicados. Migração 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 região mediana da célula, presos pelo centrômero a fibras de ambos os pólos. Anáfase : Afastamento das cromátides irmãs e migração para pólos opostos. Telófase : Descondensação dos cromossomos. Reaparecimento dos nucléolos. Reconstituição das cariotecas. Desaparecimento das fibras do fuso. Citocinese. As bactérias tornam-se o primeiro ancestral comum de todas as formas de vida Nos 3 bilhões de anos seguintes, os únicos seres vivos na Terra foram organismos unicelulare. 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 são 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 existência desses seres. Certos tipos de bactérias são conhecidos por causarem doenças. Essas bactérias patogênicas podem infectar praticamente todas as regiões do corpo humano.
Eles estão simplesmente vivendo no meio especifico no qual evoluíram e se adaptaram, reproduzindo-se e se dividindo como qualquer outro organismo. A ascensão mental e física dos humanos a partir de uma única célula é espantosa O poder superior de do cérebro humano é um resultado da seleção natural, assim como quaisquer outras características que proporcionam uma vantagem para a sobrevivência. 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 trilhões de células que compõem o corpo de cada um de nós, encontramos não apenas as células que estão organizadas em tecidos, mas também milhões de células isoladas quais dependemos para sobreviver: * Macrófagos alveolares consomem partículas inaladas de poeira e as transportam para fora dos pulmões, 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 às de bactérias e ácaros e às de amebas e protozoários unicelulares de vida livre, elas são produto dos genes humanos. Em outras palavras, nosso próprio DNA e programado para criar esses “animálculos animados”. A questão sobre inevitabilidade ou acaso pode nunca vir a ser respondidas conclusivamente. Porém, aproximando-nos do final do século no qual alcançamos a compreensão da célula e de seu funcionamento, vemos que os cientistas conseguiram determinar os processos físicos que foram responsáveis pela auto-replicacão 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 erradicação das velhas crenças sobre as características hereditárias e na consolidação do estudo da hereditariedade como uma ciência biológica.
Mendel estabeleceu cinco princípios que se aplicam igualmente a todos os seres vivos e se mantêm 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 mãe e um dos dois existentes no pai são transmitidos a cada um dos filhos. 4. Existe uma probabilidade igual de que qualquer um dos fatores da mãe e qualquer um dos fatores do pai seja herdado pelos filhos. 5. Alguns fatores são dominantes, outros, recessivos. Nasce a ciência da genética O geneticista americano Walter S. Sutton apresentou primeiras provas conclusivas de que os cromossomos contêm as unidades da hereditariedade e que eles ocorrem em pares distintos. Enquanto a mitose relaciona-se à vida cotidiana de vários tipos de células, a meiose lida com os processos fundamentais da genética e da evolução. A partir de 1903, os seguintes cientistas desenvolveram as descobertas de Darwim, Mendel, Flemming, Weismann e Sutton e refinaram nossa compreensão dos princípios que atuam quando a prole herda dos pais sua constituição genética. : * Herma Nilsson-Ehle : Esse geneticista sueco realizou pesquisas com variedades de trigo e ourtras 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 mutações. * Edward M. Esat : Seu trabalho pioneiro com genética dos vegetais e botânica iniciado em 1900 concluiu que mutações espontâneas nos próprios genes eram responsáveis por certas mudanças ao longo das gerações dessas plantas na ausência de mudanças nas condições ambientais. Essa característica que sofreu mutação é transmitida à prole. * Thomas Hunt Morgan : Esse geneticista e zoólogo fez a monumental descoberta de que os cromossomos não são estruturas permanentes. Em 1909, ele adotou a palavra “gene” para referir-se a um dos “fatores hereditários”de Mendel. Com três de seus alunos, Morgan não só confirmou a teoria de Suttonde que cada cromossomo portava um clecao de genes “enfileirados como contas em um cordão, mas descobriu que a posição de cada uma dessas contas podia ser “mapeado” e identificado em regiões 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 às gerações subseqüentes. Morgan e seus colegas provaram que o processo da variação, que explica circunstancialmente a evolução, não se deve a mutações significativas ocorridas em cada nova geração, mas à recombinação das “contas em uma cordão”-os genes. Morgan estabeleceu uma nítida relação entre Darwin e Mendel, e descobriu que os fatores de Mendel têm 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 variações oriundas de recombinações cromossômicas, juntamente com as mutações 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 evolução pela seleção natural. Seis décads depois de a Sociedade para o Estudo da Ciência Natural de Brno ter gravemente deixado passar despercebida a importância das estatísticas de Mendel, esses três indivíduos introduziram o tema da genética populacional e forneceram uma base e uma explicação matemática à seleção 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 evolução 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 informações novas e conclusivas sobre a recombinação, a realidade e as características de grupos de ligação de genes, e a relação entre genes especifico.
FIM DA SEXTA
7) DNA - Francis Crick e James Watson A Estrutura da molécula de DNA
Identificação 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 informações 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 à correção dessa suposição equivocada teve início em 1928 com bacteriologista inglês 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 essência da transformação 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 não a proteína ou RNA, que permitia o transporte das informações hereditárias. Esse trabalho inaugurou a ciência da genética molecular. Bioquímico natural da Áusrtia Erwin Chargaff determinou as proporções 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 à citosina e timina combinadas. Alfred D. Hershey ,na década de 1940 e no início da década seguinte,
corroborou a conclusão do grupo de Avery de que o DNA, e não a proteína, é o material genético. Os ácidos nucléicos apresentam-se em dois tipos : DNA (ácido desoxirribonucléico) e RNA (ácido ribonucléico). As bases são as mesmas em ambas as moléculas, com exceção 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 às outras, todas as moléculas de DNA consistem em duas faixas paralelas espiraladas, como corrimão 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 compõem-se unicamente de aminoácidos. Os aminoácidos organizam-se ao redor das quatro ligações do átomo de carbono. Ou seja, o carbono tem valência 4, o que significa que ele possui quatro elétrons sem par na casca externa, e isso lhe permite fazer essas ligações e o torna o atoma e o elemento químico mas importante da biologia. Embora existem apenas vinte variedades de aminoácidos, longas repetições de seqüências múltiplas permitem dezenas de milhares de combinações 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 combinações diferentes estão ligados aos outros em longas cadeias dobradas sobre si mesma. As proteínas não são simplesmente substâncias benéficas que obtemos da carne de outros alimentos.são moléculas complexas que apresentam um conjunto extraordinário de propriedade e funções, e sendo componentes de elementos estruturais como o colágeno, hormônios, transportadores de oxigênio e anticorpos, além de serem enzimas essenciais e catalisadoras na própria molécula de DNA. O gene é uma região do DNA que controla uma característica hereditária especifica, como cor do cabelo, altura, forma de nariz e milhares de outros traços. A seqüência especifica das bases que compõe 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 formação de um novo filamento correspondente em cada um das novas células graças à estrutura e ao emparelhamento das bases descobertos por Crick e Watson. Isso explica a segunda característica fundamental do DNA, aquela que geralmente associamos à hélice dupla : a capacidade de replicar-se. Em outras palavras, quando o DNA duplica-se no interior de cada célula que está sofrendo uma divisão celular , sua capacidade de controlar as funções das células e do corpo dirigindo a produção de proteínas também se duplica. Isso leva nos de volta à principal função 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 produção 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 compõe 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 ligações de hidrogênio – e transforma a hélice dupla em duas hélices simples com “meios degraus” expostos, rompendo as ligações entre os dois filamentos que unem A com T e C com G. Como os aminoácidos têm de unir-se lado a lado para formar proteínas, as seqüências desses códons de três letras ao longo dos filamentos de DNA determinam as proteínas que são exclusivas a cada um de nós. * Uma ou mais seqüências especificas de três beses representadas por três letras resultam na criação 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 combinações de códons é um gene. * Todos os 100 mil genes humanos estão configurados nos 46 cromossomos humanos que se localizam em cada núcleo de cada célula. Eles se enovelam nessa forma reconhecível durante a divisão 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 estão A, C, G e T dos filamentos originais de DNA. De fato, o RNA forma uma transcrição 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 lê a mensagem do RNA e, de acorda com a seqüência especifica de bases no códon, ele reúne uma serie de aminoácidos provenientes das reservas que flutuam soltas pela célula. Essa ação cria, da “estaca zero”, uma proteína especifica “escrita” na linguagem codificada originalmente pela seqüência de bases de três letras existente no DNA que permaneceu no núcleo da célula. Cada uma dessas novas proteínas reflete uma pequena porção dos longos filamentos de DNA que contêm todos os códigos de três 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 estão efetuando milhões de reações que estão 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 ligação química dos aminoácidos dos quais ela é feita. Essa forma e composição química dos aminoácidos dos quais ela é feita. Essa forma e composição química permitem aos 50 mil tipos diferentes de proteínas executar sua funções especificas no corpo. Como os ácidos nucléicos dirigem a produção de proteínas e a seqüência de proteínas é única em cada pessoa, é o DNA que, em ultima analise, controla todas as características hereditárias. As seqüências codificadoras que causam a formação de pêlos em um camundongo são semelhantes, mas não idênticas, às seqüências formadoras de cabelos em uma cabeça humana. Analogamente, as seqüências codificadoras que fazem com que os cabelos se formem em duas cabeças humanas têm mais semelhança entre si do que com as seqüências formadoras dos pêlos do camundongo, porém não são idênticas. Essa é chave para compreender o material hereditário e a função do DNA, e a razão de os biólogos moleculares referirem-se à frase “DNA produz RNA, que produz proteinas” 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 sequenciamento do RNA, na década de 1960, tornou-se teoricamente possível entender toda a enorme quantidade de informações contidas no DNA, e não apenas exemplos isolados. Isso levou a um interessemos realmente conhecer a relação 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 para dividi-lo em fragmentos e reconhecer a utilidade que isso poderia ter na leitura do texto. 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”, expansões no tamanho de um gene especifico no cromossomo 4, que acrescentam filamentos extras do aminoácido glutamina à 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 têm maior propensão a desenvolver o mal de Alzheimer por volta dos setenta anos de idade do que as pessoas que apresentam outras versões 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 Ciência 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 mutação nesse gene receptor. * Marco de 1996 : pesquisadores da Universidade de Ciências 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 órgão. * 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 versão defeituosa desse gene codifica uma proteína que é menos eficiente em sua função imunológica do que uma versão normal do gene. * Abril de 1996 : biólogos moleculares anunciam ter encontrado o gene humano causador dos sintomas de envelhecimento e modificar a participação desse no surgimento de doenças cardíacas, câncer e osteoropose. Periodicamente, pesquisadores do Projeto Genoma publicam um “mapa” do genoma humano. Eles identificaram a localização 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 não deixa de enfrentar oposição. O código genético hoje é compreendido a tal ponto que remodelar o genoma humano e dirigir suas instruções é algo exeqüível no futuro próximo. Muitas pessoas vêem um grande potencial na aplicação desse conhecimento à cura de doenças e à melhora da condição humana, enquanto outroas opõem-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 briões humanos usando métodos que são comuns na reprodução controlada de gado e outros animais. Esse foi um experimento de laboratório, e não foi realizado com uma gravidez, mas de fato indicou a possibilidade de gêmeos idênticos serem formidáveis questões éticas e legais.
