Bactérias ajudam ratos ansiosos

A maioria das pessoas sabe que o stress pode causar grandes problemas ao estômago. O que poucos sabem é que a relação acontece nos dois sentidos.
Bactérias intestinais benéficas, os famosos Lactobacillus, foram publicitados no passado como alívio para sintomas de stress e ansiedade, mas não ficou claro se os efeitos colaterais poderiam ter impacto sobre o cérebro. Agora, John Cryan, farmacologista da University College Cork, na Irlanda, e os seus colegas, descobriram que esses probióticos têm um impacto directo sobre os neurotransmissores de humor em ratos.
As novas descobertas sustentam a ideia de que uma maneira de curar problemas da mente pode ser através do estômago.
O grupo de Cyran alimentou 16 ratos saudáveis com uma estirpe de Lactobacillus rhamnosus – uma espécie encontrada em alguns iogurtes. A dose que eles usaram foi aproximadamente a mesma que a quantidade de culturas probióticas anunciadas numa embalagem de iogurte Actimel.
A equipa analisou os ratos, junto com 20 murganhos alimentados com uma mistura equivalente mas livre de bactérias (controlo). Num labirinto, os ratos que receberam os probióticos aventuraram-se em espaços abertos mais de duas vezes a mais que os outros, o que sugere que eram menos ansiosos.
E, quando forçados a nadar, os ratos alimentados com as bactérias foram ligeiramente mais propensos à luta – em vez de desistir – do que os irmãos alimentados pelo controlo. "Esses murganhos estavam mais relaxados", explica Cryan, acrescentando que os efeitos dos probióticos foram semelhantes aos observados em murganhos tratados por drogas antidepressivas. Cryan e os seus colegas publicaram os seus resultados no Proceedings of the National Academy of Sciences.

Confirmação químicaMurganhos tratados com probióticos também apresentaram diferenças na química do cérebro. Após o mergulho forçado, os ratos alimentados com as bactérias tinham cerca de metade de corticosterona, uma hormona do stress, no sangue em comparação com os outros ratos. A bactéria também pareceu causar redistribuição de receptores cerebrais para o neurotransmissor GABA (γ-aminobutírico) – os mesmos receptores afectados por medicamentos para combater a ansiedade, como o Valium. Quando os pesquisadores cortaram o nervo vago – que é importante no desencadeamento da coragem –, essas diferenças entre os ratos desapareceram.
"Não é apenas um comportamento e não é apenas a química do cérebro; é o pacote completo", diz Cryan.
“É muito convincente, hoje em dia a nossa microbiota está relacionada com quase tudo” diz Brett Finlay, microbiologista da University of British Columbia em Vancouver, Canadá.

Impulso mentalTrabalhos anteriores mostraram que os probióticos podem melhorar o humor de pacientes com síndrome de fadiga crónica ou síndrome do intestino irritável. E, num estudo publicado no início ano, um grupo de pesquisadores franceses mostrou que uma mistura de Lactobacillus helveticus e Bifidobacterium longum, administrada durante 30 dias, melhorou as notas de voluntários saudáveis em uma série de pesquisas destinadas a avaliar a saúde mental.
Cryan costumava consumir iogurtes probióticos, até suspendê-los pela quantidade de açúcar que contêm. Ele conta que é difícil transferir os resultados dos murganhos para as pessoas, e realça que precisam de ser feitos mais trabalhos para se determinar os efeitos precisos de diferentes estirpes bacterianas. Mas acrescenta: "Se eu fosse stressado, não me importava de tomar estas bactérias em forma de comprimido".
"Se se tomará probióticos para depressão ou não, só o tempo dirá", prevê Finla.

Fonte: Scientific American

Quer preparar biocombustíveis? Use cocó de panda…

Dois pandas gigantes no zoológico de Memphis deixaram um presente aos investigadores. Estudos com fezes de panda mostraram que os micróbios do seu intestino digerem o bambu de forma eficiente - um truque que os seres humanos poderiam aproveitar para transformar o material de plantas lenhosas em fontes alternativas de energia.
"Estamos a levar este lixo – fezes de panda e os correspondentes microorganismos presentes - e tentamos quebrar outra forma de lixo", diz Ashli Brown, um bioquímico na Mississippi State University. Brown publicou os resultados numa reunião em Denver da Sociedade Americana de Química.
Os pandas comem bambu quase que exclusivamente, mas não têm um estômago com vários compartimentos, como as vacas, para ajudar a digerir todas aquelas plantas. Basicamente, o bambu entra por uma extremidade e sai pela outra, e "qualquer coisa que lá reside tem que ser muito eficiente para quebrar o material lenhoso", diz Candace Williams, uma estudante graduada da equipa de Brown.
Williams começou por estudar como é que os pandas extraem os nutrientes do bambu, e diz que foi natural pensar em outras coisas para fazer com as fezes que obteve de YaYa e LeLe no zoológico. Assim, durante 14 meses, ela encontrou nas fezes membros de oito grupos comuns de bactérias, tais como Clostridium. Williams descobriu 12 espécies de bactérias digestoras de resíduos, incluindo pelo menos uma nunca antes visto em pandas.
Os cientistas estão agora a tentar extrair as enzimas que essas bactérias usam para digerir plantas. O trabalho preliminar sugere que essas bactérias são pelo menos tão eficientes na digestão como as similares encontradas no intestino das térmitas, diz Brown.
Uma vez isoladas, as enzimas poderiam ser produzidas no laboratório e, possivelmente, utilizadas para acelerar o processo complicado de converter o material vegetal dura e fibroso, como a celulose, em biocombustível.
"O objetivo será estabelecer biorreatores nas quais a celulose será convertida em hidrogénio e/ou metano", diz José Rodriguez, um químico no estado de Mississippi, que não está envolvido na pesquisa. Mas manter os micróbios vivos nos reatores pode ser um desafio, adverte.
Por enquanto, a equipa de Brown está a avançar com os estudos das fezes. Como os bambus ingeridos são excretados com uma aparência de feno, as fezes de panda "são provavelmente o material fecal mais agradável para trabalhar", diz Brown. "Candace e eu temos trabalhado com outras fezes, e podemos assegurar que estas têm um cheiro bastante agradável."

Fonte: Science News

Scan ao cérebro não encontra o gosto azedo

Os cientistas apontaram hotspots do paladar no cérebro de ratos que respondem a cada um dos sentidos de sabor conhecido, com exceção de um – o azedo. A pesquisa, liderada pelo professor Charles Zuker e pelo Dr. Xiaoke Chen, da Universidade Columbia, nos Estados Unidos, sugere que há um mapa para o paladar no cérebro, assim como existem mapas similares para a visão e audição. O trabalho foi publicado na revista Science.

Apesar de nós ingerirmos alimentos com uma grande variedade de sabores, são apenas cinco os sabores detectados por células na língua: doce, salgado, amargo, azedo e umami. A sensação de sabor tem importantes implicações de sobrevivência, dizem os pesquisadores. O receptor de sabor umami, que responde a glutamato monossódico e outros aminoácidos, provavelmente existe para detectar alimentos ricos em proteínas. O gosto amargo adverte contra venenos ingeridos.

"Nos últimos 10 a 15 anos temos identificado receptores para doce, salgado, amargo e azedo", diz o Dr. Nicholas Ryba do Instituto Nacional de Saúde em Bethesda, EUA, um membro da equipa. Ele explica que até agora todas as suas descobertas se encaixam num paradigma “gosto de uma célula única”. Por exemplo, uma célula da língua pode detectar substâncias amargas, enquanto a sua vizinha detecta o salgado.

Neste estudo, os cientistas queriam saber se os gostos são representados separadamente no cérebro também. O córtex gustativo, que regista o gosto, é pequeno e está escondido numa parte do cérebro chamada ínsula. Foram examinadas as ínsulas de ratos anestesiados utilizando uma técnica conhecida como imagem de dois fotões de cálcio. "É um tipo relativamente novo de microscopia que utiliza um efeito quântico", diz Ryba, "que permite obter uma imagem mais profunda de um tecido". Neste caso, "mais profunda" significa 0,2 milímetros para o córtex.

"Quando uma célula nervosa é ativada, há uma onda de cálcio na célula", diz Ryba. A equipe aplicou às células do cérebro um corante fluorescente sensível ao cálcio. Por isso, quando uma célula nervosa foi ativada, podia ser observada como uma explosão de fluorescência. Usando esta técnica eles foram capazes de olhar para centenas de neurónios ao mesmo tempo e ver se eles estavam a responder.

Mais do que uma sensação de gosto

Colocando diferentes substâncias de sabor na língua dos murganhos, e observando as respostas nas células do cérebro, eles mapearam "quatro pontos que são completamente distintos", contendo células que respondem aos gostos doce, amargo, umami e salgado.

"É um pouco misterioso porque não encontramos azedo", diz Ryba. "Talvez esteja separada nalgum lugar afastado de onde estávamos à procura." "O azedo tem componentes que provavelmente não são de gosto", acrescenta, e destaca que as substâncias ácidas podem estimular os receptores de dor. "Pense na dor, por exemplo, que sente quando deita sumo de limão no seu olho".

John Patterson, professor na Swinburne University of Technology, em Melbourne observa que o trabalho tem exigido "experiências rigorosas e elegantes". Ele diz que seria "surpreendido" se os mesmos hotspots não fossem encontrados na ínsula de humanos, mas adverte sobre a percepção da generalização de ratos para humanos. "Estamos a testar ratos com algo que tem gosto amargo para os seres humanos. É também amargo para ratos? É um grande salto dizer que o gosto que sentimos é o mesmo que eles sentem." Patterson diz que as experiências são muito invasivas para serem realizadas em humanos e que as atuais técnicas de imagem médica não têm a resolução suficiente para detectar os hotspots.

"Dentro de 10 a 15 anos podemos começar a obter uma resolução muito elevada que nos permitirá ver essas áreas da mesma forma em humanos."

Fonte: ABC Science

A resistência a antibiótico é um processo antigo

Os cientistas ficaram surpreendidos com a rapidez com que as bactérias desenvolveram resistência aos medicamentos antibióticos milagrosos quando eles foram desenvolvidos há menos de um século atrás. Agora, cientistas da McMaster University descobriram que a resistência tem existido há pelo menos 30.000 anos. Os resultados da pesquisa, publicada na revista Nature, mostram que a resistência a antibióticos é um fenómeno natural que antecede o uso clínico moderno do antibiótico. Os investigadores principais do estudo são Gerry Wright, diretor científico do Michael G. DeGroote Institute for Infectious Disease Research e Hendrik Poinar, geneticista evolutivo da McMaster University. "A resistência aos antibióticos é vista como um problema atual e o facto de que os antibióticos estão a tornar-se menos eficazes devido à resistência que se tem espalhado em hospitais é algo conhecido", disse Wright. "A grande questão é de onde vem essa resistência?"
Depois de anos de estudo do DNA de bactérias extraídos do solo congelado permafrost dos Territórios Yukon, com 30 mil anos de idade, os pesquisadores foram capazes de desenvolver métodos para isolar corretamente o DNA antigo. Usando técnicas de biologia molecular, os métodos foram desenvolvidos para permitir a análise de pequenas porções do DNA antigo.
Os investigadores encontraram genes associados à resistência a antibióticos, além de genes relacionados com a vida antiga, tais como de mamutes, de cavalos, bisontes e plantas encontradas somente naquela localidade durante o último período interglacial no Pleistoceno, há pelo menos 30.000 anos atrás. Os investigadores concentraram-se numa área específica da resistência aos antibióticos, nomeadamente à vancomicina, uma vez que tal é um problema clínico importante que surgiu em 1980 e continua a ser associado a surtos de infeções hospitalares em todo o mundo.
"Identificamos que estes genes estavam presentes no permafrost, em profundidades de acordo com a idade dos DNAs de outros animais, tais como o mamute. Brian Golding do Departamento de Biologia de McMaster mostrou que estes não eram contemporâneos, mas faziam parte da mesma árvore genealógica. Então, nós criámos o produto do gene em laboratório, e a proteína resultante purificada mostrou que tinha a mesma atividade e estrutura, que a proteína atual. "
Esta é apenas a segunda vez que uma proteína antiga foi "ressuscitada" em laboratório. Wright disse que a descoberta terá impacto importante na compreensão da resistência aos antibióticos: "Os antibióticos são parte da ecologia natural do planeta por isso, quando pensamos que desenvolvemos alguma droga que não será suscetível à resistência ou alguma coisa nova para usar na medicina, estamos completamente enganados. Essas coisas fazem parte do nosso mundo natural e, portanto, precisamos ser extremamente cuidadosos na maneira de usá-los. É provável que os microorganismos tenham descoberto uma maneira de como contorná-los bem antes mesmo de nós descobrirmos como usá-los. "
Poinar diz que esta descoberta tem aberto portas para investigação sobre a resistência aos antibióticos antigos. "Podemos voltar um milhão de anos atrás no permafrost, que é a nossa próxima meta."

Fonte: E! Science News

Computadores quânticos: o futuro passa por aqui

Utilizadores de computadores quânticos podem em breve ter de enfrentar a sua própria versão da pergunta "PC ou Mac?". Um projeto baseado em circuitos elétricos supercondutores já realizou duas façanhas de referência, sugerindo que os computadores quânticos poderão ser um sério concorrente para os computadores convencionais. "O número de corredores nesta corrida passou a ser três", diz Andrew White, da Universidade de Queensland, na Austrália, que constrói os computadores quânticos baseados em fotões e não esteve envolvido no novo resultado.
A característica definidora de um computador quântico é que ele usa bits quânticos, ou qubits. Ao contrário dos bits normais, estes podem existir em vários estados ao mesmo tempo, um processo conhecido como uma superposição. Eles também podem estar emaranhados uns com os outros, e assim ter os seus estados quânticos ligados, permitindo-lhes estar numa espécie de superposição "super" de estados quânticos. Isto significa que os computadores quânticos poderiam realizar vários cálculos ao mesmo tempo, tornando-os muito mais rápidos do que os computadores comuns em algumas tarefas.
Anteriormente, setups utilizando fotões ou iões aprisionados como qubits fizeram bons progressos nos cálculos iniciais. Agora Matteo Mariantoni da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara, e os seus colegas têm impulsionado o poder de computação de um projeto rival, demonstrado pela primeira vez em 2003, que usa minúsculos fios supercondutores.

Loops de fio
A equipa de Mariantoni usou um chip embutido com loops micrométricos de fio feito de uma mistura de alumínio e rénio. Quando estes fios foram arrefecidos até ao zero absoluto, eles tornaram-se supercondutores, ou seja, os seus eletrões emparelharam-se em estruturas chamadas "pares de Cooper".
Os pares em cada fio foram feitos ressoar como um conjunto. Porque cada combinação poderia existir como uma superposição de vários diferentes estados de ressonância, eles funcionaram como qubits.
A equipa de investigação emaranhou esses fios qubit usando um segundo tipo de fio, conhecido como um bus, que serpenteava em todo o chip. Primeiro eles sintonizaram o bus para que captasse algumas das informações quânticas em um dos qubits. Depois, eles transferiram essa informação para mais fios qubit, portanto, enredaram os qubits.

Testes de benchmark
O produto final fez progressos na resolução de cálculos, muitas vezes usados como benchmarks para testar as capacidades dos computadores quânticos. Foi corrido um cálculo conhecido como a transformação quântica de Fourier, que é um componente central do algoritmo quântico mais famoso, conhecido como Shor. Se os Shor forem executados num sistema com qubits suficientes, isso permitiria que um número enorme fosse fatorizado rapidamente. Tal ainda não aconteceu, mas se acontecesse causaria a decifração de muitos sistemas de criptografia atual, já que eles se baseiam no facto de que os computadores comuns não podem fazer isso.
Os pesquisadores também usaram qubits entrelaçados para criar um sistema conhecido como "Toffoli OR phase gate", que é um passo crítico para a construção de códigos que fazem a correção de erros quânticos. Isso exigiu enredar três qubits - a primeira vez em circuitos quânticos supercondutores. "Colocar três qubits a funcionar em conjunto é difícil", diz White.

Chips comunsOs avanços podem parecer pequenos passos, uma vez que ambos o algoritmo de Shor e o “Toffoli OR gate phase” foram realizado com um número relativamente baixo de fotões e iões aprisionados. Mas o novo resultado é emocionante porque poderia ser difícil de aumentar a escala desses sistemas, que tendem a ser delicado e requerem equipamento especializado, enquanto o sistema supercondutor usa chips como um computador comum. "A coisa bonita sobre um circuito sólido é que é algo que se pode escrever usando a tecnologia litográfica", diz White. "Parece muito mais fácil do que dizer armadilhas de iões ou abordagens fotónicas".
Mas os computadores quânticos podem não se intrometer nas escolhas futuras entre um Mac e um PC. Em vez disso, e fiéis à sua natureza quântica, eles podem ser "superposições" de projetos diferentes. "Eu acho que ninguém sabe qual será a melhor arquitetura", diz White. "Provavelmente vamos acabar por utilizar híbridos de várias abordagens."

Fonte: New Scientist