segunda-feira, 13 de agosto de 2012

O Infinitesimal

... ou: a melhor aula de química e biologia celular que você já teve!


Reconhece a figura acima? Você  aprendeu na escola que o átomo é a menor parte divisível da matéria, e isto está correto até hoje... mas não é a menor coisa que existe. Uma vez quebrado, ele até deixa de ser matéria, mas se transforma em coisas menores ainda. Na verdade, a ciência ainda não sabe qual é a menor coisa que existe. O que temos até o momento é a menor coisa CONHECIDA, mas não a menor de todas porque, assim como os números, isto pode ser infinito.
Este artigo se iniciará em conceitos estranhos para a maioria das pessoas. Coisas que, de tão inacreditavelmente pequenas, nunca foram vistas e mesmo sequer pode-se dizer seguramente que existem. Está tudo no campo da teoria da (mais do que complicada) Física Quântica. Se alguém te disser que entende de Física Quântica, pode ter certeza que está mentindo: ninguém, nem mesmo os próprios físicos, entende da parada. É tudo especulação científica que, embora sem comprovação alguma em seu último e menor grau, possui algumas boas evidências que explicam essas tentativas de compreensão do tecido da matéria. Na verdade, do continuum espaço-temporal, porque também envolve o próprio fluxo do tempo no meio.

Pois bem. Vamos começar esta viagem partindo do infinitesimal, usando como referência o milímetro (equivalente a 0,1cm ou 0,001m), o menor risquinho que aparecia naquela clássica régua escolar de 30cm que a gente tinha quando criança.
Então espero que você goste de zeros... porque vai ver fileiras enormes deles aqui.

Mas não se preocupe muito... logo logo, as coisas começarão a se tornar mais familiares. É só ir acompanhando o crescimento da escala.

A menor coisa que (especula-se que) existe é a espuma quântica. Ela forma simplesmente... tudo: sim, tudo. Você, sua mãe, este computador, a comida, os dinossauros, os extraterrestres, os quasares... enfim, tudo que é composto de matéria pode ser, em sua essência final, formado por uma espécie de espuma. Ela é a fundação do tecido do universo.

Ao combinar a Mecânica Quântica de Planck e a Relatividade Geral de Einstein deduz-se que a matéria parece completamente lisa até 10-29mm (ou 0,00000000000000000000000000001mm, algo como 100 octilhões de vezes menor que 01mm), quando as flutuações do vácuo tornam-se tão grandes que a matéria como a conhecemos "ferve" e se comporta como água em ebulição. Ao chegar à escala de 10-32mm (ou 0,00000000000000000000000000000001mm, algo como inimagináveis 100 nonilhões de vezes menor que 01mm) a matéria enfim passa a se comportar como uma espuma, e a noção de algo simples, liso e contínuo começa a mostrar-se incompatível com o pressuposto funcionamento das partículas nesta realidade. De acordo com a Teoria das Supercordas (veja mais adiante), o espaço em pequena escala não pode mais ser descrito pela tríade de coordenadas cartesianas X-Y-Z (lembra dessas aulas? Eu também, e odiava!), mas sim por uma "geometria não comutativa", onde aquelas coordenadas são representadas por uma matriz não-diagonal.
Esta insanidade toda foi proposta pela primeira vez pelo físico americano John Wheeler, em 1955.

Entendeu? Não? Eu também não! Só doido consegue entender isso! Mas é a teoria mais aceita hoje em dia para explicar o comportamento das partículas a nível sub-sub-sub-atômico.

Tá tá tá... ok, tudo isso é muito legal mas, afinal de contas, como essa tal espuma quântica é!? Não sei, oras! Ninguém sabe  nem os doidos! Já disse, nesta escala (ainda) é tudo especulação. Acredita-se que seja uma massa efervescente de buracos de minhoca (whormholes, pequeniníssimas dobras espaciais ligando espaços-tempos diferentes através de minusculissississíssimos túbulos) se comportando exatamente como uma... espuma. Proporcionalmente, ela está mais longe de nós do que nós estamos do tamanho do universo observável. Ou seja... tão cedo não chegaremos sequer perto de conseguir vê-la.
Mas é de fato muito estranho pensar que tudo, em última instância, seja efervescente como uma espuma...

A respeito dos buracos de minhoca, existem teorias muito doidas sobre como eles podem ser a chave para viagens no tempo.

Com a espuma quântica também temos a menor medida espacial mensurada pela ciência, o comprimento de Planck (equivalente a 1,6-32mm, ou 0,000000000000000000000000000000016mm, ou ainda delirantes 1,6 decilhões de vezes menor que 01mm), cujo nome é uma homenagem ao grande físico alemão Max Planck, considerado justamente... o pai da Física QuânticaAbaixo dessa medida, a ciência atual não consegue mais descrever o comportamento das partículas. Não temos – e provavelmente demorará para termos – tecnologia para observar algo deste tamanho, até porque talvez seja de fato inobservável. Estamos falando aqui de coisas GI-GAN-TES-CA-MEN-TE... pequenas. Como disse antes, estamos mais longe da espuma quântica do que do próprio tamanho do universo!

Neste mundo nebuloso também temos as cordas, explicadas pela (já citada e absolutamente imcompreensível) Teoria das Supercordas. Segundo essa loucura, existem cordinhas minúsculas (no mesmo nível da espuma quântica)  que, conforme vibram, criam toda a matéria que existe, analogamente às múltiplas ondas sonoras produzidas pelas cordas de um violão. Esta, aliás, é a chamada "Teoria do Tudo", a favorita dos físicos da atualidade, com o potencial de unir todas as forças da natureza e explicar as propriedades das partículas a nível subatômico.
Esta animação mostra uma superfície de Calabi-Yau, que é uma
projeção das dimensões superiores às 04 que conhecemos.
Ela acaba com a idéia de que o universo é quadridimensional (altura, largura e comprimento e tempo, que também e considerado uma dimensão), acrescentando mais 07 dimensões às quais não estamos familiarizados. Estas estão enroladas em pequenas e intrincadas formas que só fazem sentido em escalas minúsculas. Se pudéssemos encolher até a escala do comprimento de Planck, veríamos que em cada ponto tridimensional do espaço também encontramos 07 dimensões adicionais (fora a dimensão temporal). A estas dimensões "desconhecidas" são atribuídas propriedades como massa, energia e carga elétrica.

De qualquer forma, poucas pessoas acreditam que uma teoria realmente satisfatória esteja prestes a ser comprovada. "Pode ser que a realidade seja tão diferente de tudo o que sabemos atualmente que ainda poderemos estar centenas de anos distantes dela", afirma John Ellis, físico teórico do CERN (Organização Européia para a Pesquisa Nuclear). Mas a tecnologia agora permite a realização de experimentos que estão tornando as coisas mais claras.
E esta nem é minha intenção aqui  longe disso! Na verdade eu só quero te apresentar essas coisas, não explicá-las. Só dei uma breve introdução teórica do assunto, mas sem me aprofundar muito, e por 02 motivos, o 01º bastante simples: faz parte da postagem, e o 02º extremamente sincero: eu NÃO SEI muita coisa sobre isso tudo a ponto de poder explicar a você. Sou um biólogo, não um físico.

Os misteriosos neutrinos. Essas imagens são meramente
ilustrativas, ninguém sabe como eles são – nem mesmo
se eles possuem de fato alguma forma ou cor.
O Comprimento de Planck é tão desprezivelmente pequeno que vale apenas 0,000000000016 de nossa próxima medida, o yoctômetro (ym, equivalente a 01-21mm, ou 0,000000000000000000001mm, ou ainda 01 sextilhão de vezes menor que 01mm). Nesse tamanho ainda irrisoriamente minúsculo, a menor coisa que temos é o neutrino, e trilhões e trilhões deles estão atravessando seu corpo neste exato momento!  Nada menos que 65 bilhões deles atravessam cada cm2 da Terra a cada segundo, conseguindo isso por ser totalmente desprovida de carga elétrica.
Apesar de ser a 02ª partícula mais abundante do universo (atrás apenas dos fótons, responsáveis pela luz), são partículas dificílimas de se detectar, consideradas "fantasmas": sua massa é tão desprezível e miseravelmente pequena que faz com que os neutrinos só sejam afetados pelas forças da gravidade ou nuclear fraca. Os neutrinos são ainda mais espetaculares por outro motivo: podem ser mais rápidos que a própria luz, o que invalidaria a Teoria da Relatividade de  ninguém menos que Albert Einstein!

Agora entramos no mundo dos quarksconsiderados os "átomos dos átomos". Aqui, 100 vezes maiores, temos os quarks top (100 yoctômetros). Essas  e todas as outras partículas, atômicas e subatômicas, na verdade não têm forma definida. São sempre representadas por esferas  (em virtude da ação gravitacional que age sobre elas) coloridas a esmo.
No caso dos quarks, existe um paradoxo: quanto menores, mais massivos eles são. Assim, como o quark top é o menor de todos, é também 100 mil vezes mais pesado que o quark up  que, sendo o maior, é também o mais leve dos quarks.

Os quarks (em cores) formam as partículas fundamentais
do núcleo atômico. Eles são ligados por glúons (que você
já vai saber o que é logo mais abaixo).
Apesar de gigantescamente colossais comparados à espuma quântica ou às supercordas, apenas os quarks top são mensurados sob esta medida. Para continuar, temos de avançar à próxima grandeza, o zeptômetro (zm, equivalente a 01-18mm, ou 0,000000000000000001mm, ou ainda 01 quinquilhão de vezes menor que 01mm). Nesta escala, tudo que temos ainda são... quarks. Mas aqui também existe um tipo específico de neutrino, 15 mil vezes maiores que aqueles que já vimos, chamados neutrinos de alta energia. No caso dos quarks, aqui temos os quarks bottom, charm e strange (ordenados por ordem de maior tamanho e menor massa).

O zeptômetro agora vai ficar pra trás para dar lugar ao atômetro (am, equivalente a 01-15mm, ou  0,000000000000001mm, ou ainda 01 quatrilhão de vezes menor que 01mm). Neste mundo temos os maiores (e por consequência mais leves) quarks previstos, cujos nomes são up e down. que completam o sexteto de quarks válidos pela física  de partículas.

É assim que os glúons funcionam: como molas. Eles mantém os
quarks sempre juntos – caso tentem se separar, as "molas" ficam
tensas e os atrai de volta à posição original. Pode parecer pouco
mas a força do glúon é simplesmente a maior de todo o universo,
chamada força nuclear forte, uma das 04 forças fundamentais que
controlam TUDO que existe.
Aliás, sabe tudo isso que você viu até agora? Pois é, eu sinto te informar que... não existe! Comprimentos abaixo de 100 atômetros não estão confirmados pela física. Todos os tamanhos registrados são apenas estimativas. Todas as coisas faladas são apenas suposições.
Não fique triste... a ciência é assim: formula hipóteses e as testa para verificar sua autenticidade. Todas as grandes descobertas científicas, inicialmente, não passaram de teorias, e com esta não deverá ser diferente. É só uma questão de tempo até comprová-la, porque a humanidade (ainda) não tem tecnologia para analisar coisas tão minúsculas quanto a efervescência da espuma quântica. Um dia chegaremos lá mas, até o momento, tudo não passa de especulação teórica. Com boas chances de serem reais mas... por enquanto, ainda meras hipóteses.

Vamos alegrar o ambiente! A partir de agora falaremos apenas de coisas que comprovadamente existem! Mas atenção: existir não significa necessariamente ser visualizável. É como se fosse o ar, que você não vê mas sente bater na sua cara quando venta. Se não conseguimos ver alguma coisa, seja a olho nu ou sob auxílio de quaisquer instrumentos ópticos, podemos comprovar sua existência através de experimentos científicos baseados em realidades já comprovadas. Se duvida, saiba que é exatamente assim que se descobrem planetas hoje em dia: a perturbação no brilho de uma estrela indica a presença de um planeta, e a cor de sua luz no momento desta anomalia nos dá informações sobre a composição do mesmo. Assim, sabemos que há um planeta lá e do que ele é feito... sem jamais termos visto qualquer imagem dele.

A menor medida que  mede coisas de facto existentes é o femtômetro (fm, equivalente a 01-12mm, ou  0,000000000001mm, ou ainda 01 trilhão de vezes menor que 01mm). Com ele começam a aparecer hádrons, férmions, mésons, léptons, bósons... partículas (ou famílias de partículas) feitas de quarks, mas também coisas mais familiares ao leitor leigo em geral, como o próton e o nêutron, constituintes do núcleo atômico. Eles formam, junto com o elétron, a tríade de partículas subatômicas primordiais. Seus nomes sugerem suas cargas: prótons são positivos (formados por 02 quarks up e 01 quark down) e nêutrons são neutros (formados por 02 quarks down e 01 quark up). Os elétrons são as partículas negativas. As duas primeiras formam o núcleo atômico, que é milhares de vezes menor que o átomo propriamente dito.

  Estruturas internas de nêutron e próton, respectivamente. Como
você agora já sabe, essas partículas são formadas por quarks e
estes são mantidos unidos graças às "molas" chamadas glúons.
Prótons e nêutrons medem cada um 01fm. Elétrons são um pouco maiores: aprox. 5,6fm. O menor núcleo atômico que existe é o do hidrogênio, composto por apenas 01 próton. Isso mesmo, ele não tem nêutrons como todos os outros elementos da Tabela Periódica  por isso, mesmo não possuindo nêutrons, o hidrogênio é um átomo neutro: o (solitário) próton positivo anula o (também solitário) elétron negativo.
Depois dele, temos o hélio, com 02 prótons e 02 nêutrons, medindo apenas 03fm. Mas o núcleo, como já dito antes, é MUITO menor do que o átomo em si. As órbitas dos elétrons são assustadoramente maiores do que o núcleo em si  algo como órbitas do tamanho do Maracanã rodeando um núcleo do tamanho de uma unha. Você sabe o que isso significa?

O núcleo atômico é formado por prótons e nêutrons.
Que, quando você segura uma revista ou coloca a mão no mouse como está fazendo agora, 99,9% do contato com o objeto é... nada.
Cuma!? É, gente... por mais forte que você segure um objeto qualquer, a nível subatômico você praticamente não está tocando no objeto em questão. O que acontece é que os elétrons dos átomos que formam seus dedos se ligam aos elétrons dos átomos do objeto, e assim "grudam" uns nos outros. É uma ligação fraca que é facilmente desfeita (basta tirar a mão), mas o imenso espaço entre a nuvem eletrônica e o núcleo atômico não se altera, continua vazio.

Do lado oposto do hélio, temos o urânio, cujo núcleo atômico tem 15fm de tamanho, e é formado por 92 prótons e 146 nêutrons! Isso o torna o maior de todos os átomos. Um dos isótopos desse elemento, o urânio-238, tem meia-vida calculada em 4,5 bilhões de anos  a idade da própria Terra!

Deixando os núcleos atômicos de lado e passando a considerar suas órbitas eletrônicas como parte do tamanho, chegamos à medida subsequente, o picômetro (pm, equivalente a 01-09mm, ou  0,000000001mm, ou ainda 01 bilhão de vezes menor que 01mm). Aqui temos, finalmente... o átomo. A parte fundamental da matéria. Tudo que existe é constituído por átomos, qualquer coisa material que você possa imaginar.

E isto inclui você. A quantidade de átomos varia de corpo para corpo  quanto mais massa, mais átomos  mas, em média, um corpo humano possui 7.000.000.000.000.000.000.000.000.000 de átomos, ou 07 octilhões, ou simplesmente 0727.
Quer saber a quantidade de átomos que existe em TODO O UNIVERSO? Sim, a ciência já tem a resposta pra essa pergunta impossível! São módicos  100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (puta merda!), ou "apenas" 1080.
Procurei o nome desse número e não encontrei nada, então vou arriscar, seguindo a lógica, que sejam 100 quinvigesilhões. Quase próximo do Googol (o número, não o site), que é 10100  que eu chuto que sejam 10 duotrigesilhões.

Modelo de átomo. A distância dos elétrons está
totalmente fora de escala – caso colocássemos
corretamente, ou eles ou o núcleo ficariam fora
da ilustração.
Não sei o que é pior... falar de números ultraminúsculos ou hipergigantes. Voltando a falar dos primeiros, os menores átomos que existem são os de hélio (25pm) e hidrogênio (31pm). Mas aqui há uma incógnita: se o núcleo do hidrogênio é menor, porque o átomo inteiro é maior que o de hélio? A resposta é: por ter mais partículas no núcleo, o átomo de hélio atrai mais os elétrons para perto do centro.
Embora não cheguemos à próxima grande escala de medida, aqui chegamos a um ponto bastante importante: 50 picômetros marcam a capacidade máxima dos microscópios eletrônicos mais poderosos que existem. Eles permitem que vejamos coisas tão pequenas porque estas são menores que o comprimento de onda da luz visível. Estes equipamentos utilizam feixes de elétrons direcionados diretamente para a parte a ser visualizada.
Ou seja: tudo que você conheceu até agora jamais foi visto pelo homem. Mas não confunda, já disse antes e vou repetir: 
não ser visualizável não significa que não exista. Tudo que você viu desde 100 atômetros comprovadamente existe, mesmo que jamais tenha sido visto.

Os maiores átomos que existem são os de carbono (340pm) e de césio (500pm, o maior de todos, 450 vezes maior que o diminuto átomo de hélio).
O carbono é a base de todas as formas de vida do planeta Terra. Isto ocorre porque ele é o que mais permite ligações covalentes com outros átomos, 04 no total. Parece pouco, mas é mais do que qualquer outro elemento é capaz de fazer, o que dá ao carbono a vantagem de fazer ligações de centenas de milhares de formas diferentes  no caso dos seres vivos, principalmente com oxigênio, hidrogênio, fósforo, nitrogênio, enxofre... enfim, com todos os elementos básicos constituintes dos seres vivos deste mundo.
Molécula da glicose (C6H12O6).
E por falar em seres vivos, ainda dentro desta escala, vamos entrar no mundo das moléculasA da água mede 280 picômetros (menor que os maiores átomos), e é formada por 02 átomos de hidrogênio e 01 de oxigênio, na clássica e conhecidíssima fórmula H2O. Depois dela, temos a da glicose (800pm), que é a fonte de energia de praticamente todas os seres vivos. Ela é um açúcar simples (em química, quase tudo que termina com o sufixo ose é um açúcar), transformado em algo mais complexo a partir da atividade fotossintetizante das plantas. O ato de construir moléculas complexas a partir de blocos mais simples chama-se anabolismo. Quando nós comemos plantas,  essa molécula complexa volta a se tornar a glicose simples  ocorrendo aí o catabolismo (destruição de moléculas complexas). Depois, nossas células fazem novamente o anabolismo a partir desta glicose para formar uma nova molécula chamada adenosina-trifosfato (ou simplesmente ATP).

Fulereno (01 nanômetro)
Vamos agora entrar no nanômetro (nm, equivalente a 01-06mm, ou  0,000001mm, ou ainda 01 milhão de vezes menor que 01mm). Neste mundo, medindo exatamente 01 nm, temos o fulereno (mais conhecido como C-60), uma molécula formada exclusivamente por átomos de carbono, tal qual o grafite e o diamante, sintetizada em 1985. O mais impressionante nele é sua forma icosaédrica perfeita, similar ao desenho clássico de uma bola de futebol. A partir dessa síntese houve uma corrida na busca por estruturas similares, e em 1991 o japonês Sumio Iijima demonstrou pela primeira vez a existência dos nanotubos de carbono, que também medem 01nmEssas descobertas deram origem ao campo da nanotecnologia, responsável pela construção das menores coisas já feitas pelo homem.

A molécula do DNA.
No mundo natural, aqui também temos o fosfolipídio (2,5nm), que constrói a membrana plasmática de todas as células vivas, formando a bicamada fosfolipídica (05nm) da membrana plasmática de todas as células vivas, e uma das moléculas orgânicas mais importantes de todas: a molécula do DNA (03nm). Ela carrega algo em torno de 25 mil genes e 03 bilhões de pares de bases nitrogenadas, razão pela qual ela pode até ser fina, mas extremamente longa: cada célula de seu corpo possui uma, que pode chegar a até 03 METROS de comprimento! É isso aí. Fazendo um cálculo rápido, se você desenrolasse e enfileirasse as moléculas de DNA de todas as 10 trilhões de células de seu corpo, formaria uma fila de 30 bilhões de quilômetros, suficientes para dar a volta em nosso planeta quase 750 mil vezes, ou  ir à Lua e voltar quase 40 mil vezes, ou fazer o mesmo 200 vezes com relação ao Sol. Se saíssemos da Terra acompanhando essa linha reta, terminaríamos a viagem fora do Sistema Solar. MUITO fora, aliás. E tudo isso dentro de você.

Isso, é claro, considerando apenas as células que possuem nosso DNA. O corpo humano na verdade contém 100 trilhões de células! 90% das células que formam nosso corpo são microrganismos que vivem em nossa pele e sistemas respiratório, digestório, excretor e reprodutor. Essas criaturas se alimentam de nós (ou do que nós comemos), mas compensam isso nos protegendo de agentes invasores externos ou fazendo a conversão metabólica dos nutrientes que ingerimos. Em resumo: sem elas, a humanidade estaria extinta em questão de horas.

Subindo mais um pouco, entramos no mundo do enigmático vírus. Enigmático porque, embora tenha sido descoberto a mais de 80 anos (o primeiro foi o vírus do mosaico do tabaco em 1930) ninguém sabe se ele é um ser vivo ou não. Explico: para ser considerada uma criatura viva (pelo menos sob a definição de vida que conhecemos), qualquer coisa tem que obedecer a alguns critérios, que são: transformação de energia, capacidade de reproduzir-se, transferência de material genético e ser constituído por no mínimo 01 célula. O vírus não é uma célula, mas sim uma simples sequência genética, que não faz absolutamente nada enquanto não encontra uma outra célula para infectar. No momento em que adentra uma, começa a usar o material genético desta como um Lego, para se auto-replicar. Por esta razão, apesar de serem classificados a la seres vivos, com ordens e famílias, a maioria dos especialistas não os consideram criaturas vivas, embora haja um fervoroso debate a respeito. De qualquer forma, se não são vivos, são o último patamar de matéria inanimada antes de haver vida.

O menor vírus que existe é o circovírus do porco (17nm). Ele precisa de apenas 03 proteínas para gerar uma cópia de si mesmo. Os vírus da hepatite-B (42nm) e AIDS (100nm) são considerados medianos. Apesar da segunda levar a fama, é o da hepatite que infecta mais: 1/3 da população mundial tem o vírus em algum momento da vida, enquanto apenas 0,6% da humanidade está infectada com o HIV.

Bacteriófago T4. Apesar de visíveis
ao microscópio eletrônico, modelos
de computador são mais detalhados.
Agora chegamos a um momento importante da viagem, pois estamos no limiar da capacidade dos microscópios ópticos, que é de 200nm. Microscópios simples não conseguem ver abaixo desse limite porque os comprimentos de onda da luz visível passam através de tudo que é menor que isso.
Mais ainda são capazes de visualizar os maiores vírus que existem, como o bacteriófago (200nm). Este é um vírus de bactérias, e isso é muito interessante: elas podem adoecer pelo vírus da mesma forma que nos fazem adoecer... soa  até como uma espécie de vingança.
O bacteriófago tem, para um vírus, uma estrutura bastante complexa, mesmo não se tratando de um ser vivo. Na verdade, parece mais um robozinho.

Os maiores virus existentes são o mimivírus (400nm) e o megavírus (440nm). Este último tem também o maior genoma dentre todos os vírus. Ambos são maiores até que algumas bactérias, e são os únicos observáveis ao microscópio óptico com alguma qualidade de resolução. Também vivem dentro de outras células (o mimivírus foi descoberto em 1992 dentro de uma ameba) mas, ao que parece, não incomodam os seres humanos.
Recentemente, cientistas divulgaram a descoberta de um vírus monumentalmente grande (para os padrões de um vírus): o Pandoravirus, com 01µm de tamanho, o que o faz entrar em nossa próxima medida.

Bonitinhas, mas ordinárias - o incrível mundo das bactérias,  numeradas pela ordem de tamanho. As
cores, obviamente, são artificiais (escala micrométrica abaixo da figura):
01) Listeria monocytogenes (1,5µm): encefalite
02) Plasmodium vivax (02µm): malária
03) Salmonella typhi (02µm
): febre tifóide
04) Vibrio cholerae (02µm
): cólera
05) Escherichia coli (03µm
): gastroenterite
06) Helicobacter pylori (03µm
): úlcera
07) Legionella pneumophila (03µm
): pneumonia
08) Yersinia pestis (03µm
): peste bubônica
09) Campylobacter jejuni (04µm
): diarréia
10) Bacillus anthracis (05µm
): antrax
11) Bacillus cereus (05µm
): comida envenenada
12) Trichomonas vaginalis (09µm
): tricomoníase
13) Giardia lamblia (15µm
): giardíase
14) Treponema pallidum (20µm
): sífilis
PS: os microorganismos 02, 12 e 13 são, na verdade, protistas.

Eis que chegamos ao micrômetro (µm, equivalente a 01-03mm, ou  0,001mm, ou ainda mil vezes menor que 01mm). Logo logo, seremos capazes de enxergar sem qualquer auxílio, a olho nu. Nesta escala, chegamos ao nível das células, cujos representantes mais simples são as bactérias, os menores seres oficialmente vivos que existem. Elas estão em todos os lugares que você imaginar (até no espaço). As mais minúsculas, do gênero Chlamydia, possuem apenas 0,2µm de tamanho (menores que os maiores vírus), mas geralmente o comprimento bacteriano médio oscila entre 01 e 10µm. Uma delas, a bactéria Escherichia coli (03µm, ainda pequena) é a mais conhecida pelo homem, e também é uma daquelas muitas hospedeiras de que falei anteriormente, que usam nosso corpo como hotel: ela vive em nosso intestino, separando nutrientes do bolo alimentar. Sua intenção não é nobre, ela é egoísta e só quer se alimentar mas, como acaba separando muito mais do que necessita, nosso corpo aproveita o "resto".

Lembra da molécula do DNA? Falamos dela à pouco, no nanômetro. Pois estão encapsuladas dentro de estruturas conhecidas como cromossomos, que são de 02 tipos: Y (1,5µm) e X (04µm). Todos nós somos o resultado de uma combinação desses dois: pode ser XX (se você é mulher) ou XY (se for um homem). O óvulo, gameta feminino, sempre é X; já o espermatozóide pode ser Y ou X (tecnicamente, macho ou fêmea). Quem define o sexo do bebê, portanto, é sempre o pai. Resumo da ópera: todo homem é 50% mulher (XY), você goste ou não, aceite ou não, acredite ou não. A ciência não depende ou se importa com sua crença.

É impressionante como tem homem que se incomoda com uma coisa tão boba...

Nesse tamanho também temos as partículas de argila (02µm, menor que o cromossomo X), o que explica porque a humanidade a usa a milênios para produzir vasos, ânforas e objetos similares. Com esse tamanho, ela se compacta tanto que a água não consegue achar espaços entre elas para poder escapar – o mesmo não acontece com a areia que, de tão rígida e áspera, permite que fluídos deslizem facilmente por entre seus grãos.

Chlamydia, a menor bactéria que existe (0,2µm)
Duas vezes maiores são as mitocôndrias (04µm). Elas são organelas das células eucariontes, mais complexas que suas companheiras bactérias (procariontes). Em geral, os vírus são bem menores que as bactérias, que por sua vez são bem menores que as células eucariontes.
Se você está lendo este texto agora, está gastando energia – pouca, mas está. E deveria agradecer às mitocôndrias por isso: são elas que convertem a molécula da glicose em ATP (= energia). Um outro fato interessantíssimo sobre elas é sua provável origem: uma vez que as mesmas têm DNA próprio, diferente do núcleo da célula em que se encontra, especula-se fortemente que elas na verdade eram bactérias (procariontes) a bilhões de anos, que foram absorvidas por uma célula eucarionte e que não foi fagocitada justamente por oferecer energia à esta última. A relação endosimbiótica deu tão certo que, hoje, praticamente toda célula eucarionte possui mitocôndrias, o que significa que aquela primeira célula que absorveu e manteve a bactéria mitocondrial ancestral prosperou sobre praticamente todas as outras linhagens procariontes do início da vida na Terra. Não é incrível!?

As diatomáceas também já podem entrar em nossa viagem. Elas são algas marinhas (componentes do fitoplâncton oceânico) consideradas protistas, o 02º grupo de seres vivos que aparece na escala, composto por organismos unicelulares eucariontes. Contudo, daremos mais ênfase a seus maiores exemplares, que aparecerão logo mais.

Nessa zona de eucariontes e procariontes, você lembra a diferença? Procariontes são as células anucleadas, isto é, que não possuem um... núcleo. Uma das maiores organelas das células eucariontes, com 07µm de tamanho. É dentro dele que estão os já citados cromossomos, que são formados pelos já citado DNA, todo enroladinho.

Fotomicrografia eletrônica mostrando hemácias
na ponta de uma agulha de injeção.
Também com 07µm, a hemácia do sangue é a próxima célula da nossa escala. Aproximadamente 1/4 de todas as suas células REAIS são hemácias. Elas são vermelhas porque são coloridas pela hemoglobina, pigmento responsável pela fixação, em sua superfície, do oxigênio que você respira. Essas células viajam rápido dentro de seu corpo (em ritmo normal, saem do coração, chegam até a ponta do dedão do seu pé e retornam ao coração em apenas 20 segundos). Elas se parecem com rosquinhas de côco sem o orifício central. Um detalhe importante: são nossas únicas células sem núcleo e, portanto, sem DNA. Por quê? Porque não são criadas para se multiplicarem, sua única função é levar o oxigênio do pulmão para todo o resto do corpo. Todavia, isto não as torna células procariontes como as bactérias.

As hemácias não são as únicas células neste fluído. Lá estão também os glóbulos brancos, os soldados de nosso corpo, responsáveis por nossa defesa interna. Se você tem saúde, agradeça a eles, que estão o tempo todo descendo o cacete nos inúmeros invasores que tentam a todo momento adentrar seu corpo. Assim, são nosso exército particular, muito bem equipado e preparado – ou você está doente o tempo todo? Os glóbulos brancos possuem em média 10µm de tamanho, mas um de seus múltiplos subtipos, o macrófago, é um "monstrengo" de 21µm, que bota medo em qualquer micróbio metido à besta. Com esse tamanho, o macrófago é maior que a espessura da fibra de seda (15µm) ou uma gota de névoa (20µm). Estas últimas são tão leves que formam a famosa neblina e também o lindíssimo arco-íris – que não é uma prova da promessa de Deus, mas apenas os raios do sol passando pelas gotinhas d'água, que os decompõem nas 07 cores do espectro visível de luz.

Das células do nosso corpo, as maiores são as epiteliais (35µm), que constituem a camada mais externa de nossa pele. Como você sabe (ou deveria saber), só não sentimos sensibilidade extrema em nossa pele porque a camada superficial é formada por células epiteliais... mortas. Nossa pele cresce de baixo para cima e, quando chega à superfície, essas células se desprendem e caem. Nada menos que 95% da poeira de sua casa é composta por  SUAS células mortas. E de quem mais morar com você, claro. Elas vão servir de comida pra um bichinho que vai aparecer daqui a pouco, guenta aí.

Dois tipos de fungos microscópicos: os esféricos são
exemplares de Saccharomyces cerevisiae (10µm), que
nos presenteia com a melhor de todas as bebidas, a
cerveja; já o mais alongado é um Trichophyton sp.

(50µm), que vive em seus pés e causa aquelas
dolorosas frieiras entre seus dedos.
Desde que entramos no mundo dos seres vivos, já falamos de bactéria e protistas, reinos de criaturas unicelulares. Mas existe outro reino que já pode ser visualizado neste nível: o dos fungos, que é também o primeiro de seres constituídos por mais de 01 célula, ou seja: são formas de vida multicelulares, que formam tecidos diferenciados. Quando você olha um cogumelo ou uma fruta podre coberta de fungos sequer deve imaginar que, na verdade, são criaturas muito mais parecidas conosco do que com as plantas - com as quais, aliás, eram confundidos até 1969, quando foram separados num reino distinto. Duvida mesmo? Então vejamos: 01) você tem raízes? Não, e os fungos também não (eles têm micorrizas), mas as plantas têm; 02) você tem clorofila? Não, e os fungos também não. Ambos somos criaturas heterotróficas que não conseguem sintetizar seu próprio alimento e precisam buscá-lo de alguma forma. Mas as plantas conseguem essa proeza; 03) você faz fotossíntese? Não, e os fungos também não, pelos motivos já explicados no último ítem; e 04) você possui células com parede celular? Não, e os fungos também não. Essa é outra característica das plantas.

Então, querido leitor... sinto muito lhe dizer que você é extremamente parecido com um cogumelo, novamente aceitando ou não, querendo ou não. Repito: a ciência não importa com o que é conveniente, mas sim com o que é verdade. E isto é.
E já que comparamos os fungos às plantas, podemos colocá-las aqui também, porque já aparecem sob esta escala. As algas diatomáceas que formam o fitoplâncton oceânico são plantas  bem diferentes das árvores e arbustos de terra firme, mas são.
Crescendo mais alguns micrômetros, completamos o quinteto de reinos vivos deste planeta, acrescentando um animal, o Stygotantulus stocki, um crustáceo copépode cujo comprimento é de apenas 94µm. Os animais são os primeiros seres cujos tecidos diferenciam-se em órgãos e sistemas complexos. Todos estes seres vivos são totalmente invisíveis ao olho humano.

Mas isto está para acabar. Chegamos a uma fronteira muito importante, talvez a mais significativa até agora: 100µm (1/10 de milímetro) marcam a menor medida visível a olho nu. Quer saber quanto é isso? Arranque um cabelo. Sua largura corresponde a mais ou menos essa medida. Visualmente, o cabelo pode parecer liso, mas sob um bom microscópio ele se revela como realmente é: um tubo composto por múltiplas camadas de queratina, a mesma proteína que compõe suas unhas – e também as escamas dos peixes e répteis, as penas das aves e os chifres dos mamíferos artiodáctilos.

Um pouquinho maior, o óvulo humano mede 120µm (sempre quis ver um). Quando disse que as células epiteliais eram a maior de nossas células, obviamente não levei o óvulo em consideração. Não é uma célula que TODO ser humano tem (só elas) e nem é uma célula típica, comum. Na verdade, em todos os animais que os possuem eles costumam ser bastante grandes.

Tem uma folha de papel aí pelas proximidades? Pegue e dê uma olhada. Sua espessura é de 150µm, ainda suficientemente fina para cortar sua pele. Apesar disso, ela é 1/4 menor que o Paramecium sp. (200µm), que possui tamanho colossal para um Protista. Estes formam o único reino de organismos procariontes unicelulares, e são BEM maiores que as bactérias, mas o grande campeão de tamanho deste grupo são amebas, que chegam a absurdos 500µm – o mesmo que 0,5mm!

O mundo microscópico é tão fascinante quanto o mundo visível! Talvez até mais, exatamente pelo fato de existir mas não poder ser visto. Mas ainda estamos na casa do micrômetro, e ainda há muitas coisas para se mostrar aqui, como o ácaro da poeira (300µm). Lembra daquele bichinho que mencionei à pouco? Pois é, é esse aí da foto... e é ele quem come os pedacinhos de pele que caem de você a todo instante. Na verdade, sinto te dizer que eles estão em seu corpo AGORA. E nem adianta tentar se se proteger em sua cama e se cobrir, porque este é justamente o lugar mais infestado de ácaros de sua casa: milhões deles podem viver lá – e em qualquer lugar "peludo", como tapetes, roupas, travesseiros e afins. Até mesmo no ursinho de pelúcia.
Não tenha medo deles. A não ser que você seja alérgico a essas criaturinhas, elas não causam mal algum. Pelo contrário! Comendo nossos pedacinhos de pele morta solta, elas evitam que os mesmos permaneçam em nosso corpo, evitando que funguem. E uma infestação por fungos sim, poderia ser um problema. Então, aceite-os e conviva com eles.

São de fato criaturas diminutas. Contudo, nesta escala já podemos encontrar animais complexos menores que alguns protistas, como a Dicopomorpha echmepterygis, um inseto parasita de outros insetos. Essa mosquinha consegue ser menor que os protistas, medindo apenas 139µm! É ela que você vê na foto à direita, comparada a uma ameba e um paramécio.
Mas já chegamos a um patamar grande demais para continuarmos falando apenas de microorganismos. Então, para encerrar com eles vamos conhecer o maior de todos, a bactéria Thiomargarita namibiensis (750µm), maior que os grãos de sal e de areia (500µm cada). Estes últimos, aliás, apesar de diminutos podem produzir formas tão espetaculares quanto as dos grandes astros cósmicos. Você pode conferir algumas amostras incríveis aqui.

Já falamos de moneras, protistas e fungos, mas, se desconsiderarmos as algas, até o momento não falamos de nenhuma planta... e isso acaba agora: com 600µm de comprimento, a flutuante Wolffia arrhiza é a menor planta angiosperma (com flores) do planeta.

E aqui, chegamos... à nossa medida-base tomada até então: nosso amiguinho milímetro (mm, equivalente à 0,1cm). Agora as coisas já são facilmente visualizáveis por qualquer pessoa – com visão normal, ao menos.

Thiomargarita, a maior bactéria do mundo (no alto),
comparada com uma mosca das frutas Drosophila.
Um mundo de coisas, desde construtos produzidos pelo homem a estruturas e criaturas naturais se descortina ante nossos olhos neste momento. De agora em diante, tudo que existe podemos perceber visualmente, uma vez que superamos a escala do milímetro. Além de parafusos, botões de roupa e lantejoulas, à nossa frente aparecem formigas (04mm), grãos de arroz (05mm), de feijão (06mm) e "sementes" de girassol (07mm). Todo mundo conhece tudo isso porque consegue ver tudo isso. Nada mais é imcompreensível (como a espuma quântica), desconhecido (como os quarks, mésons, léptons e bósons) ou invisível (como as moléculas, vírus e bactérias). O mundo visual não tem mais mistérios para nossos olhos que, graças ao nosso cérebro, percebem o mundo e, em conjunto com as mãos, manipulam e transformam o ambiente ao nosso redor.

A menor planta do mundo é a aquática Wolffia arrhiza (600µm) e o menor animal vertebrado é o sapinho Paedophryne amauensis (08mm). Para ver os outros menores vertebrados, clique aqui.

E quanto mais aumentamos o tamanho observado, mais e mais coisas aparecem! Dando tchau ao milímetro, chegamos ao reino do centímetro (cm, equivalente a 0,01m)... e aí praticamente não existem mais limites. Os menores animais vertebrados já se encontram aqui, assim como grãos de café (01 cm), fotos 3x4 (03cm), chicletes (04cm), ovos de galinha (05cm), ratos (20cm)... as coisas vão crescendo até ironicamente voltar lááááááááá no começo deste artigo... na régua escolar de 30cm.

E 100 centímetros formam a última medida do artigo, o conhecidíssimo metro, equivalente também a 1.000mm, ou 1.000.000µm, ou 1.000.000.000nm e por aí vai. Com o metro, podemos medir a última peça de nossa loooonga e interessantíssima viagem:



E ainda tem os links:

Esta imagem foi feita através de um microscópio eletrônico de varredura (MEV). De início vemos apenas um crustáceo anfípodo mas, conforme o zoom avança, logo vemos na cabeça do animal uma alga diatomácea, um tipo de protista. A aproximação continua até aparecer, na superfície da alga, uma minúscula bactéria! No canto inferior direito a escala vai se ajustando, de 01mm até 500nm. Pode conferir o artigo original aqui.

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16 comentários:

  1. Cara, PARABENS PELA MATÉRIA AMEI DEMAIS, sou bastante jovem, tenho apenas 16 anos, mas sou aficionado por esses assuntos de astronomia, fisica quantica, tudo que envolva particulas, atomos, galaxias etc não é atoa que adoro o jogo, Mass Effect ou ficar simulando particulas em softwares 3D kkkk. e sempre me deparo com várias dúvidas sobre essas coisas, e sua matéria foi capaz de me esclarecer muitas delas, e as vezes da até raiva de tentar entender tanta coisa que existe e acontece ao nosso redor, e não me arrependo nem um pouco de ter ficado das 2 da manhã de hoje até as 4:30 lendo essa matéria, e a matéria "O infinito", virei fa do blog, adorei, continuarei acompanhando as postagens daqui em diante agora!

    Abraço!!

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    1. Rapaz... esse tipo de comentário é o sonho de todo blogueiro... tô me sentindo "o cara" agora! :)

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  2. Cuidado com o que vc diz amigo . Esse papo de coisas proibitivas por deus era exatamente para nao chegar a este mundo de hj .a familia deveria conhecer o amor e nao esse odio que impera . O grande plano por tras dos anjos taradoes era exatamente a formacao de um exercito ... com suas doutrinas e ideais ... para isso era necessario seduzir as mulheres com toda classe de mentiras .mais ou menos o que rola ate hj na politica ... pode ver qtos parentes impreguinam os congressos ....era mais uma rebeliao como foi a de lucifer ... quem pensasse diferente ... tava morto .ja que vc gosta de ficcao ... qual seria um exelente motivo para se escrever uma biblia? Que tudo aquilo nao acontecesse de novo .esse e o grande misterio por tras de tudo ... por isso ... ter cuidado com adivinhadores e tudo o mais ... nao sabemoscate aonde podem estar enxergando ... abraco .

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    1. Como é que é??????
      O que esse artigo tem a ver com deus, anjos, Lúcifer e toda esta merda??????????

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    2. Rafael vc leu o msm artigo que eu????
      kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk

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  3. Essas rebelioes era exatamente o contrario dos ensinamentis de deus ou seja ... anti crencas ...os ensinamentos nos ensinam a sermos homens ... homens como vc ia querer que seu filho fosse ... bom .. honesto ... prestativo ... inteligente para o bem e nao um genio do crime como vemos muitos por ai. Nao pareceriamos esses bichoes feios que tantos seres humanos se parecem ... na menor raivinha ja se deseja a morte por ex . Lutar contra nossos vicios que nos acorrentam e trvam nossa inteligencia so naquilo ... o raciocinio para ... trava pensando so em determinado assunto ...a biblia tb foi usada para se controlar pessoas ... entao devemoscter muito cuidado.. com as manipulacoes feitas .. como um heroi biblico acaba numa cruz que era para criminosos? Viva as manipulacoes . Entao ele nao veio para morrer e sim para ensinar . Elecsabia o que ia acontecer mas tinha que evitar ... tudo vai se repetindo e e sabido por alguns que usam isso como poder .

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    1. Puts, rapaz... que viagem... tu tem certeza que comentou no artigo correto!?

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  4. Gostei da matéria, mas como bióloga, tenho que corrigir uns pecadinhos: na figura que mostra o tamanho das "bactérias" nem tudo é bactéria - Trichomonas, Giardia e Plasmodium são PROTOZOÁRIOS! =)

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    1. Obrigado, Glênia. IMPERDOÁVEL também ser um biólogo e não ter me tocado disso - mesmo sendo mais simpático à zoologia.
      Observação acrescentada. :)

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  5. Parabéns pelo belíssimo trabalho.

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  6. Muito legal seu blog. Adorei essa matéria. Sou professora de microbiologia para um curso técnico e farei uma atividade onde meus alunos deverão ler sua matéria e debatê-la em sala de aula, além de apresentar uma síntese por escrito (coisa de um parágrafo). Vamos ver no que vai dar!!!! ;)

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    1. Obrigado!
      Gostaria muito de ver os resultados. :)

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  7. Muito interessante tudo isso... gostei das curiosidades pois vi coisas que os livros nunca me mostraram
    Fico surpreendido ao ver que a ciência ja está tao longe e ainda falta muita coisa(Henrique Macedo-henrimacs@hotmail.com)

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  8. Gostei dos parágrafos nos quais se falavam de átomos, prótons, elétrons, vírus e etc. pois pude ver conceitos novos e perceber como convivemos com esses seres, como eles se comportam e a importância deles na cadeia alimentar e na constituição de um ecossistema(Henrique Macedo-henrimacs@hotmail.com).

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  9. Apesar de não ter entendido mta coisa, eu adorei seu blog...rsrs
    Estou começando as pesquisar as bacterias agora... Devido à algumas infecçoes que tive, eu fui pesquisar sobre o Kefir e fiquei curiosa para saber mais sobre esses "bixinhos".

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