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Seção transversal de um ramo de oliveira. O segmento é datado por radiocarbono. O retângulo vermelho mostra o crescimento em anos de “efeito bomba”.

 A controvérsia da oliveira

Com metodologia de alta precisão, os cientistas do Weizmann geram um novo olhar em torno da data de uma antiga rama de oliveira, a erupção do Vulcão da ilha de Santorini e os achados da região mediterrânea a partir de então.

A erupção do vulcão da ilha de Santorini, há uns 3.000 anos atrás, foi datada por diferentes pesquisadores de forma aproximada, com uma diferença de quase 100 anos entre eles. E um único galho de oliveira achado nas cinzas converteu-se no centro de uma controvérsia entre arqueólogos e dendrocronólogos (a  ciência  que  estuda o  crescimento das  árvores e  sua relação  com variáveis do  ambiente por  meio  da  análise  dos  anéis  de  crescimento). Agora, pesquisadores do laboratório da professora Elisabetta Boaretto, do Departamento de Arqueologia Científica do Instituto Weizmann de Ciências, trazem um novo olhar aos diferentes métodos.

Os cientistas do Weizmann se concentraram no fato de que o crescimento anual da oliveira não é uma história simples.  Embora uma seção transversal de madeira de oliva mostre anéis um pouco concêntricos, os círculos claros e escuros visíveis a olho nu não representam anos únicos de crescimento. Os anéis mais escuros podem ser uma espécie de coloração, em vez de sinais de ciclos anuais. Para contornar isso, a equipe arqueológica que estuda o galho de Santorini fez uso de microtomografia computadorizada (microCT), encontrando pequenas variações de densidade que  pareciam representar crescimento anual.

Mas o Prof. Boaretto do Weizmann, o Dr. Yael Ehrlich e o Dr. Lior Regev decidiram voltar ao básico e perguntar: As variações observadas nos estudos de microCTs realmente representam anéis de crescimento anual, e se assim for, o último anel (e portanto sua data) no ramo de Santorini seria testemunha da erupção? Sua resposta foi uma retumbante: mais ou menos.

A equipeusou vários métodos independentes para estudar e datar o crescimento dos anéis de um galho de cerca de 70 anos e aplicaram datação por microCT e radiocarbonode alta resolução em vários segmentos. Os pesquisadores buscavam identificar o “efeito da bomba” – uma duplicação da concentração de radiocarbono na atmosfera que ocorreu na década de 60 devido aos testes de armas nucleares atmosféricas daqueles anos.

Boaretto e sua equipe realizaram 100 determinações de radiocarbono ao longo do raio de crescimento com o Dangoor Research Accelerator. Com essas medidas de alta resolução, mapearam a inclusão de radiocarbono de testes nucleares na madeira ao nível de um mês, e compararam-na com a distribuição global de radiocarbono daquele período. No mesmo material, a equipe mediu outros dois isótopos de carbono (12C e 13C), e estes revelaram mudanças sazonais no crescimento.

O destaque do experimento, diz Boaretto, foi que seu método é tão preciso, que puderam até identificar partes do ano quando as árvores adicionam sua nova massa – crescimento sazonal durante a primavera e no verão. Além disso, eles descobriram que os limites entre os anos geralmente podem ser observados com microCT mesmo quando a madeira estava carbonizada (como a madeira é geralmente encontrada na arqueologia).

Um segundo destaque do método de alta resolução, eles descobriram que nas camadas mais externas, logo abaixo da casca, o crescimento que compreendeu algo como os últimos 30 anos em suas amostras aparecia uma única banda. Isso poderia colocar em questão o método de contagem de anéis, sendo que os limites que indicariam idade estariam faltando.

Além disso, eles descobriram que as oliveiras, à medida que envelhecem, podem parar de adicionar madeira a algumas partes de seus galhos, mesmo que continuem a adicionar novos crescimentos em outros lugares. As fronteiras entre as partes ainda ativas e as mortas são invisíveis aos olhos, mas o método de radiocarbono revelou uma diferença de 40 anos na idade aparente entre duas amostras diferentes, ambas colhidas em torno da circunferência do ramo. Em outras palavras, uma amostra colhida da área mais externa de uma seção transversal de um ramo, que pode ser pensada para representar a idade da árvore no momento da amostragem, poderia indicar ser 40 anos ou mais, mais jovem do que a idade real da árvore. Essa visão sugeriu a Boaretto e sua equipe uma nova interpretação para a data absoluta dada para o “último” anel na oliveira de Santorini.

Há uma possibilidade de que a data de radiocarbono obtida do ramo não represente a data da erupção, mas sim uma data mais antiga.

A equipe de Weizmann sugeriu que, embora o estudo original de microCT da oliveira de Santorini possa ter contado anéis de crescimento reais, há uma clara possibilidade de que a data de radiocarbono obtida do ramo não represente a data da erupção, mas sim uma data anterior. A área de onde a amostra foi colhida pode ter parado de crescer décadas antes da erupção. Modelando diferentes cenários possíveis, como o crescimento não formador de anéis e supondo um fim prematuro ao crescimento no galho, a equipe mostrou que as novas faixas de data resultantes se sobrepõem à das evidências arqueológicas.

Determinar a data da erupção é importante para a pesquisa arqueológica para datar outros achados na região mediterrânea a partir desse período.

“Essa não é a última palavra sobre a datação de Santorini”, diz Boaretto. “Mas destacou, entre outras coisas, como podemos usar dispositivos modernos para verificar nossos métodos de datação, e por que precisamos voltar continuamente às questões mais básicas. Depois de definir o relógio biológico de uma oliveira com radiocarbono, é possível interpretar melhor um estudo no qual os dados vêm da contagem de anéis.”

A pesquisa da Prof. Elisabetta Boaretto é apoiada pelo Chefe do Centro de Ciências Arqueológicas Helen e Martin Kimmel; o Laboratório de Espectrometria de Massa do Acelerador de Pesquisa Dangoor; o Instituto Serrapilheira; e Dana e Yossie Hollander. A Profa. Boaretto é titular da Cátedra da Dangoor de Ciências Arqueológicas.

Saiba mais: The “Bomb Peak” May Realign Date of an Ancient Volcanic Event

 O caminho do estresse no corpo

Janeiro, 27, 2021

Cientistas revelaram a resposta ao estresse como nunca foi vista antes, identificando possíveis novos alvos de drogas. O avanço de pesquisadores do laboratório de Neurobiologia conjunto do Instituto Weizmann de Ciências com o Instituto Max Planck de Psiquiatria da Alemanha podem ser relevantes para uma série de doenças relacionadas ao estresse, desde ansiedade e depressão até síndrome metabólica e diabetes.

Liderados pelo Prof. Alon Chen, os pesquisadores usaram novas tecnologias para seguir o caminho do estresse no corpo, mais especificamente no chamado “eixo de estresse” que se origina no cérebro atravessa a hipófise ao lado do cérebro e finaliza em umas glândulas localizadas acima dos rins (supra renais) que produzem o hormônio cortisol. Quando o eixo de estresse é ativado de forma contínua, há produção contínua de cortisol que contribui substancialmente para os sintomas do estresse crônico.

Os achados, publicados no periódico Science Advances foram obtidos com uma técnica relativamente nova que permite identificar diferenças entre todos os tipos de células.

A equipe mapeou toda a extensão do eixo de estresse, verificando as atividades de 21.723   células únicas ao longo do percurso. E eles realizaram essa análise em dois conjuntos de camundongos – um sem estresse e outro exposto ao estresse crônico. Eles observaram que, à medida que a mensagem de estresse passava de um órgão para o outro, a expressão genética nas células sofreu maiores alterações. A equipe encontrou 66 genes que foram alterados no hipotálamo entre camundongos normais e estressados, 692 nos hipófise e 922 nas suprarrenais.

A resolução sem precedentes da técnica permitiu aos pesquisadores identificar, pela primeira vez, uma subpopulação de células supra renais que possam desempenhar um papel crucial na resposta ao estresse e adaptação. Entre outras coisas, a equipe identificou um gene, conhecido como Abcb1b, e descobriu que ele se expressava de forma excessiva nessas células em situações de estresse. Os cientistas acham que ela desempenha um papel na liberação de cortisol.

As descobertas em camundongos são relevantes para os humanos? Em colaboração com pesquisadores de hospitais universitários no Reino Unido, Alemanha, Suíça e EUA, os cientistas obtiveram glândulas suprarrenais que haviam sido removidas dos pacientes para aliviar os sintomas da doença de Cushing. Embora a doença seja resultado de um crescimento na hipófise, o resultado pode ser idêntico ao estresse crônico – ganho de peso e síndrome metabólica, pressão alta e depressão ou irritabilidade – por isso, em alguns casos, é tratado pela remoção das glândulas suprarrenais, reduzindo assim a carga hormonal de estresse dos pacientes. De fato, as células supra renais desses pacientes apresentaram um quadro semelhante ao dos camundongos no grupo de estresse crônico.

O gene identificado, Abcb1, era conhecido pelos pesquisadores de estudos anteriores sobre a genética da depressão. Descobriu-se que esse gene é polimórfico – tem várias variantes – e que pelo menos uma versão está ligada a um risco maior de depressão. O grupo analisou a expressão dessa variante em exames de sangue feitos de um grupo de indivíduos que sofrem de depressão e que foram submetidos a estresse temporário. Eles descobriram que certas variantes afetam, de fato, a maneira como as glândulas supra renais lidam com sinais de estresse descendo o eixo.

  O estresse crônico pode abrir a porta para inúmeros problemas de saúde. “A maioria das pesquisas neste campo se concentrou em padrões crônicos de estresse no cérebro”, diz o Prof. Chen. “Além de apresentar uma possível nova meta para o tratamento das doenças decorrentes do estresse crônico, os achados deste estudo abrirão novos rumos para futuras pesquisas.”

Saiba mais: Stress on Every Cell: Mapping the Stress Axis in Detail

 A verdade sobre a estação dos hormônios

Fevereiro, 01, 2021

11 hormônios medidos em milhares de pessoas ao longo do ano, revelaram mudanças sazonais surpreendentes. A testosterona e o estradiol, por exemplo, o primeiro que prevalece mais em homens e o segundo em mulheres, oferecem picos de secreção espelhadas. Isso poderia explicar por que mais crianças são concebidas em determinadas estações.

Os pesquisadores acreditam que a melatonina – um hormônio que depende do ciclo luz e escuridão – é provavelmente a “mão” que mantém este relógio anual em movimento. Esperam que os padrões encontrados na população israelense, aconteçam no Hemisfério Sul, com seis meses de diferença. 

A pesquisa foi feita pelos departamentos de Biologia Celular Molecular e de Ciência da Computação e Matemática Aplicada do Instituto Weizmann de Ciências, com acesso ao banco de dados da maior organização de cuidados da saúde de Israel, Clalit. Foi publicada no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dos Estados Unidos.

Saiba mais: Seasons of Our Hormones

 7 tecnologias para observar em 2021

Fevereiro, 01, 2021

Este ano parece ser promissor para o desenvolvimento de tecnologias. A revista Nature destaca com o título “Hologramas no cérebro” o trabalho do Prof. Ofer  Yizhar, neurocientista do Weizmann, como  uma como uma das sete tecnologias para ser observada.

A tecnologia “Hologramas no cérebro” faz referência a optogenética, a técnica que permite controlar a atividade de células e circuitos cerebrais definidos. Os neurocientistas tiram uma foto através do microscópio, marcam os neurônios que querem ativar, e o software gera hologramas para combinar com esses padrões de ativação. O desenvolvimentos convergentes de distintas ferramentas  e técnicas já permite explorar o código neural com precisão de um único neurônio.

“Tem gerado excitação no campo da neurociência desde que surgiu em 2005. Em 2021, prevejo que essas ferramentas terão um impacto ainda maior.” – escreve Esther Landhuis.

Saiba mais: Seven technologies to watch in 2021

 O vento que traz plásticos perigosos e invisíveis

Janeiro 2021

Um novo estudo no Instituto Weizmann de Ciências (WIS) revela um grave problema ecológico. A poluição por micros plásticos (menores que 5 mm de diâmetro) no ar, sobre o oceano. As partículas podem permanecer no ar por dias, prejudicando o ambiente marinho, e afetando a saúde humana.  Vários estudos já encontraram micro plásticos na atmosfera acima da água perto da costa, mas desta vez os cientistas se depararam com uma quantidade não trivial acima da água do mar aparentemente limpa.

Expostas à luz UV e interagindo quimicamente com os componentes atmosféricos, as partículas provavelmente serão ainda mais prejudiciais ou tóxicas do que antes, além de terem o potencial de se tornarem arcabouços para o crescimento de bactérias marinhas.

As amostras foram obtidas no ano de 2016 pelo barco de pesquisa Tara (foto).  Os pesquisadores detectaram altos níveis de plásticos comuns – poliestireno, polietileno, polipropileno – por meio de equipamentos que a equipe do WIS fixou no mastro. As amostras foram coletadas no Atlântico Norte, mas a origem era provavelmente sacos e outros resíduos plásticos descartados a centenas de quilômetros de distância.

Koren, Vardi e Prof. Yinon Rudich têm colaborado por vários anos em estudos projetados para entender a interface entre oceano e ar. Embora a forma como os oceanos absorvem materiais da atmosfera tenha sido bem estudada, o processo da direção oposta – aerossolização, na qual substâncias voláteis, vírus, fragmentos de algas e outras partículas são varridos da água do mar para a atmosfera – foi muito menos investigado.

Saiba mais: Plastic is Blowing in the Wind

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Porque escolher o Weizmann

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• Estreitas colaborações entre cientistas e estudantes e acesso aos equipamentos de laboratório mais sofisticados e de última geração do mundo
• Atmosfera internacional

Áreas

Ciências da vida, Química, Física, Ciências matemáticas e da computação, Arqueologia Científica e Ensino de Ciências

A Feinberg Graduate School é o braço acadêmico do Instituto Weizmann de Ciências. Os alunos participam da pesquisa científica realizada no Instituto usando ferramentas e equipamentos de última geração e trabalhando diretamente com grupos de vanguarda

O Instituto Weizmann de Ciência é uma das principais instituições de pesquisa básica do mundo. É composta por 250 grupos de pesquisa experimental e teórica em cinco faculdades — Biologia, Bioquímica, Química, Matemática e Ciência da Computação e Física.