Germes, Humanos e Números
Quantos micróbios habitam nosso corpo em uma condição regular? Para as últimas décadas, a estimativa mais aceita no mundo científico coloca esse número em cerca de dez vezes mais bactérias que as próprias bactérias que habitam as células humanas normalmente. Em pesquisa publicada hoje na revista Cell, um novo cálculo desse número feito pelos pesquisadores do Instituto de Ciência Weizmann revela que o adulto médio tem pouco menos de 40 trilhões de células bacterianas e cerca de 30 trilhões são próprias do corpo humano, tornando a relação muito mais próxima de 1: 1.
As bactérias que vivem em nosso corpo são importantes para a nossa saúde. A composição da microbiota de cada pessoa desempenha um papel em ambas tendências, para se tornarem obesos e na reação de cada indivíduo às drogas. Alguns cientistas se referirem como a “segunda genoma”, reconhecendo que precisa de ser levado em conta quando se tratam pacientes.
A crescente importância do microbioma na investigação científica atual levou o Prof. Ron Milo e o Dr. Shai Fuchs do Instituto Weizmann e o estudante Ron Sender a revisiar a consenso comum sobre a relação entre as bactérias “pessoais” para as bactérias de células humanas.
A pesquisa foi realizada como parte de um trabalho para o livro Cell Biology by the Numbers, que foi recentemente publicado por Milo e o Prof. Rob Philips, do Instituto de Tecnologia da California. O livro, como o nome sugere, é uma compilação de conhecimentos adquiridos a partir de cálculos e estimativas sobre as células vivas.
A estimativa original é de que as células bacterianas em relação as células humanas no corpo é de 10-1, entre outras coisas, no pressuposto de que a bactéria média é de cerca de 1000 vezes menor do que a média das bactérias humanas. O problema com esta estimativa é que as células humanas variam amplamente em tamanho, como as bactérias. Por exemplo, as células vermelhas do sangue são pelo menos 100 vezes menor do que as células de gordura ou musculares, e os micróbios no intestino grosso são cerca de quatro vezes o tamanho do volume da célula “padrão” bacteriana. Os cientistas do Instituto Weizmann ponderaram seus cálculos pelos números de células humanas de diferentes tamanhos, bem como aqueles de toda a variedade do microbioma. Eles também ponderaram seus cálculos para as quantidades de bactérias “hospedeiras” em diferentes órgãos do corpo. Por exemplo, as bactérias no intestino grosso dominam, em termos de números totais, todos os outros órgãos combinados.
Milo diz: “É realmente importante para compreender o nosso microbioma, e a investigação neste campo fascinante é crucial para a investigação biomédica. Nas ciências da vida, que envolvem “confusos” sistemas altamente dinâmicos e variáveis, os pesquisadores, por vezes, tendem a confiar em questões mais qualitativas do que declarações quantitativas. Mas realizar estimativas educadas em biologia celular pode servir como uma ferramenta extremamente poderosa. Para aqueles pesquisadores que são proficientes em ouvir o que os números dizem a eles, estimativas servem como um “sexto sentido” para compreender a vida de células “.
A pesquisa do Prof. Ron Milo é apoiada pela Mary e Tom Beck-Canadian Centro de Pesquisa Alternativa; o Fundo Científico de Pesquisa Familiar de Plantas de Lernet; a Instutuição de Caridade Leona M. e Harry B. Helmsey; Dana e Yossie Hollander, Israel; a Fundação Larson Charitable; a Instituição de Caridade Familiar Wolfson; Charles Rothschild, Brasil; e Selmo Nussenbaum, Brasil. Prof. Milo é um dos membros do Charles e Louise Gartner.
Calcular bigodes envia informações precisas para o cérebro
Como os nossos órgãos sensoriais registram objetos e estruturas do mundo exterior, eles estão continuamente envolvidos em uma comunicação bidireccional com o cérebro. Na pesquisa publicada recentemente na revista Nature Neuroscience, os cientistas do Instituto Weizmann descobriram que para os ratos, que usam seus bigodes para se direcionar fora de seus arredores à noite, aglomerados de terminações nervosas chamadas mecanorreceptores localizados na base de cada pelo como pequenas calculadoras. Estes receptores calculam continuamente a forma da base do pelo em seu alvéolo, expressando-o como uma fracção da totalidade da rotação projetada do pelo, de modo a que o cérebro é continuamente atualizado sobre a maneira que a rotação da pelo está a ser direcionado.
Bigodes, como nossos olhos ou dedos, deve mover-se para sentir as coisas estacionárias em seu ambiente. Prof. Ehud Ahissar e seu grupo no Departamento de Neurobiologia do Instituto, incluindo o Dr. Knarik Bagdasarian, investigam sistemas de detecção ativa do rato durante mais de uma década, a aplicação de um método em que o experimentador “faz o movimento com o bigode” para um rato anestesiado. Este método permite-lhes estudar as chamadas sensações ativas, mas o movimento do bigode não poderia imitar o movimento dos ratos acordados – em um sentindo e o ato de bater são fortemente ligados.
No presente estudo, eles combinaram seu método com um desenvolvido por Dr. Avner Wallach, naquela época um pós-doutorado no laboratório de Ahissar, cuja pesquisa de doutorado com Profs. Shimon Marom e Ron Meir no Technion envolveu trabalho sobre integração de computadores em sistemas biológicos. Wallach, Bagdasarian e Ahissar desenvolveram um método combinado: um sistema de circuito fechado, no qual o sistema de bigode do rato e o computador formam uma espécie de “híbrido de rato de computador” que recria o movimento mexendo e a forma como ele é regulado, livremente movendo os ratos.
A descoberta de que os mecanorreceptores dentro do folículo do bigode foram realmente cálculo fase de movimento do bigode “online” veio como uma surpresa para os pesquisadores, porque saber a fase implica o conhecimento preditivo de como o movimento do movimento irá se desenvolver. A suposição era de que circuitos neurais especializados irão realizar este cálculo usando dados brutos, tanto do receptor e circuitos movimento de planejamento do cérebro.
“Em um segundo momento”, diz Ahissar “, essa divisão de trabalho é sensível. Os órgãos sensoriais não são meramente ‘conversores de sinal. Em vez disso, eles são amplos, interfaces inclusivas entre os organismos e seus ambientes, proporcionando tudo o que o cérebro precisa para fazer sentido fora de seus sinais.” Em seguida, os pesquisadores gostariam de saber como o órgão sensorial calcula fisicamente esta informação preditiva.
O método combinado pode, em pesquisas futuras, ser usado para explorar outros algoritmos de circuito fechado no cérebro. “Ao investigar a detecção com uma interface de máquina-cérebro, fomos capazes de obter uma espécie de insight de insight’s para as comunicações entre bigode e cérebro”, diz Wallach. “Este ‘agente de dentro’ pode ser movimentado para explorar outros laços motores-sensitórios complexos subjacentes de percepção.”
“Quanto mais os órgãos sensoriais são estudados, maior a complexidade e sofisticação são reveladas”, acrescenta Ahissar. “Parece que sua evolução é um fator chave na evolução da percepção.”
A pesquisa do Prof. Ehud Ahissar é suportado pelo Fundo Lulu P. e David Levidow J. de Doenças de Alzheimer e Pesquisa em Neurociência; Lord David Alliance, CBE; a Fundação Familiar de Berlim; e a Fundação Harris para pesquisas cerebrais. Prof. Ahissar é o responsável pelo Helen Diller Family Professorial Chair em Neurobiologia.
Semana Ciência da Educação vem aí
Os planos já estão em alta velocidade para a segunda edição anual da Ciência Education Week, que terá lugar este em abril 03-09. Mais de 60 eventos estão previstos para a semana especial, no campus e área do Instituto Weizmann, e em todo o país. Visitas guiadas e atividades especiais serão oferecidos em museus de ciência do país, incluindo o MadaTech em Haifa, o Parque Científico Carasso em Beer Sheva, o Bloomfield Science Museum, em Jerusalém, o Jardim Clore de Ciência do Instituto Weizmann, em Rehovot e outros – e palestras de ciência popular, atividades práticas e demonstrações terão espaço em todo o país, inclusive em vários centros.
Equipes internacionais vão participar na edição anual da Shalheveth Frieir Physics Tournament – uma competição de quebra de segurança que testa os conhecimentos de física dos concorrentes. Outros destaques incluem “de volta à escola” e “devolver à comunidade” projetos, e uma conferência nacional a educação científica, que terá lugar no Instituto Weizmann de Ciência.
A Science Education Week foi iniciada no ano passado para celebrar o jubileu das atividades de educação científica do Instituto de Ciência Weizmann. Este ano, o Instituto Davidson de Ciências da Educação, o braço educacional do Instituto Weizmann, está a organizar os eventos, em conjunto com o Ministro da Educação de Israel, Atidim, a Fundação Trump, Universidade Bar-Ilan, Espaço IL., e outros.
Organizações, empresas e indivíduos estão convidados a participar na organização de atividades para esta semana emocionante. Para mais informações, por gentileza, entre em contato com Julia Sagalin, no Instituto Davidson de Ciências da Educação, 08-9376993, ou julia.sagalin@weizmann.ac.il.