As 100 Maiores Descobertas da História - Biologia [Ep. 1 de 9] - Discovery Science (2004)

[0:02]Um império de bilhões de anos em formação. Um festival de maravilhas naturais. Sociedades de células. Simples e complexas. Tudo conectado por uma incrível teia de processos moleculares e sistemas ecológicos globais.

[0:30]Estas são as grandes descobertas da história da biologia.

[1:04]As 100 maiores descobertas da história, Biologia. No início do século XVII, microscópios básicos eram usados em toda a Europa. Os cientistas da época ficaram fascinados por sua habilidade em ampliar um universo que era tão pequeno. Então, em 1665, um cientista inglês chamado Robert Hooke, observou as pequenas divisões de um pedaço de cortiça e a chamou de células, porque elas lembravam as pequenas celas onde viviam os monges. A observação de Hooke preparou o cenário para a nossa primeira grande descoberta. Microorganismos.

[1:50]Anton Van Leeuwenhoek foi um comerciante holandês fascinado pela ciência. Depois de saber sobre o microscópio de Hooke, ele decidiu construir um para si mesmo. Dr. Gall, para saber o que aconteceu em seguida, eu me encontrei com Joseph Gall, um biólogo celular do Instituto Carnegie, em Baltimore, estado de Maryland. Antonie van Leeuwenhoek, o que foi que ele descobriu? Leeuwenhoek descobriu algumas coisas, mas ficou famoso por descobrir os protozoários, que são pequenos animais unicelulares que vivem em águas paradas. E como ele fez isso? Fez isso usando um microscópio que ele mesmo construiu. Você gostaria de ver? Ah, claro que sim, você tem o microscópio de Leeuwenhoek? Não o original, eu tenho uma réplica do microscópio de Leeuwenhoek. Ele é formado por duas placas de latão, com um pequeno pedaço de vidro, que é a lente. E nós o usamos colocando a amostra nesse pino, aqui. Depois você aproxima bem os olhos da lente desse lado, e fazendo isso, você pode ver a ponta do pino. A amostra, seja um inseto ou qualquer outra coisa é colocado no pino. Você quer dar uma olhada nele? Claro. Ele é meio pesado. É de latão. Não, é latão, era o que ele tinha na época. Em 1675, Leeuwenhoek estava usando o seu microscópio para examinar uma gota de água, quando viu uma coisa extraordinária. Um mundo cheio de criaturas que nenhum ser humano havia visto. Microorganismos. Então, com essa, com todo o respeito, engenhoca primitiva, ele descobriu animais unicelulares que hoje achamos tão normais. Exatamente isso. Ele ficou mais famoso por descobrir os protozoários, bactérias e os espermatozoides. Mas isso é brilhante. Ele tem uma parte mecânica, um mecanismo de foco, ele tem todas as coisas que precisamos para observar uma amostra. E funciona. Eles sabiam o que estavam vendo? Eles entendiam o que estava acontecendo? Ah, bom, duvido que entendessem o que estavam vendo no sentido moderno, mas ficaram impressionados com todas aquelas coisinhas que estavam vivas na água. As pessoas não tinham ideia de que a água estava cheia de organismos. As pessoas não sabiam o que eram, por exemplo, germes, por muito tempo. Ah, não, eles não, bom, eles não tinham noção de que os germes podiam causar doenças. Para você, qual foi a coisa mais espetacular que ele descobriu? Eu acho que a descoberta das bactérias certamente pode ser considerada seu seu ponto alto. Porque são tão pequenas e difíceis de ver, é difícil ver bactérias mesmo com um microscópio moderno, a menos que saiba o que está fazendo. O que é preciso fazer em especial? É muito provável que Leeuwenhoek tenha descoberto o que chamamos de iluminação em campo escuro, que significa aplicar a iluminação de um ângulo para que por trás da amostra haja um fundo preto ou fundo escuro.

[5:38]A luz rebate as formas da amostra em direção aos olhos. Exatamente isso. A iluminação em campo escuro permite que você veja coisas muito menores do que veria com a iluminação normal que atravessa a amostra. E ele... Continue. Uma das razões para pensarmos que ele usou o campo escuro, apesar de nunca ter dito que o usou, é uma de suas descrições. Ele descreve um organismo como se olhasse um floco de neve em um pedaço de veludo. Não há outro jeito de ver um floco de neve em um pedaço de veludo, a menos que seja um objeto branco sobre preto.

[6:18]Eu acho que eu não tinha ideia de que isso fosse tão pequeno e delicado e, na verdade, tão elegante, porque... Ele cabe na palma da mão. E o que vemos na ponta do pino muda o mundo. Ele muda, realmente. Foi uma ampliação da nossa compreensão da natureza, da natureza do mundo, de que o mundo à nossa volta não era só coisas mortas, mas estava cheio de vida. Núcleo celular.

[6:51]Nossa próxima grande descoberta aconteceu em 1831. O naturalista inglês Robert Brown estava estudando as diferentes espécies de plantas que recolheu durante uma viagem à Austrália. Brown tinha um olhar apurado para os detalhes. Ele nutria um interesse especial pelas células das plantas. Ao examiná-las em um microscópio, ele viu uma coisa intrigante. Em cada célula, havia uma estrutura similar, circular, opaca. Ele a chamou de núcleo. Ao se inteirar das observações de Brown, o fisiologista alemão Theodor Schwann começou a procurar uma estrutura similar nas células de girinos. E encontrou. Todas as células dos girinos também tinham um núcleo. Foi uma descoberta revolucionária. Era a evidência de que todas as formas de vida são conectadas. Neste livro, Schwann descreve vários tipos de células dos mais variados organismos e identifica o fato de apresentarem um núcleo. Por que você acha que o núcleo das células foi uma grande descoberta? Foi a percepção de que havia uma unidade estrutural em todos os organismos. Era uma unidade estrutural, não apenas em plantas, mas em animais. Então, isso integrava os reinos animal e vegetal e encontrava uma semelhança entre eles. Archaea.

[8:31]Mais de um século depois da descoberta do núcleo celular, acreditava-se na existência de dois tipos essenciais de vida na Terra: as bactérias e os outros seres. As bactérias foram classificadas como procariontes. Eram organismos unicelulares simples, cujo DNA estava contido não dentro de um núcleo, mas na parede da célula. Todas as outras formas de vida eram classificadas como eucariontes no núcleo da célula. Mas este sistema de classificação simples sofreria um abalo. Em 1977, estava estudando a constituição genética de um micróbio produtor de metano, quando percebeu que ele era diferente de qualquer bactéria conhecida. Sua célula era única. Ele produzia enzimas incomuns. E sua sequência genética era diferente de tudo o que ele havia visto. Logo ficou evidente no microscópio, em menos de uma hora, de que havia algo, uma terceira coisa ali. Este foi o momento da descoberta. Carl Woese havia descoberto uma terceira forma de vida, um grupo de organismos unicelulares que ele chamou de Arqueia. Sempre achamos que haviam dois reinos primários nesse planeta. Agora sabemos que há três. Foi uma virada das grandes. Porque toda a microbiologia foi estruturada sobre a ideia de que todas as bactérias eram idênticas. Não nos detalhes, mas em sua essência, sua linhagem e sua organização celular básica. Era uma coisa em que todo microbiologista e biólogo acreditava piamente. E não era verdade. Foi um achado feliz.

[10:32]Olhem o que descobri. Woese descobriu uma forma de vida capaz de viver em qualquer lugar do planeta, inclusive, nos ambientes mais extremos. Algumas Arqueias conseguem viver aqui. Em fontes hidrotermais no fundo do oceano. A temperatura varia violentamente em um espaço pequeno, e pode ir de poucos graus acima de zero a escaldantes 450 graus Celsius. Arqueias também foram encontradas quilômetros abaixo da Terra. Vicejando em lagos onde o ácido e até o ferro se dissolvem. Hoje, os biólogos acreditam que a Arqueia é o ancestral do qual evoluíram os eucariontes, incluindo eu e você. Para Carl Woese, a descoberta da Arqueia evoca uma doce lembrança.

[11:33]Primeiro uma matéria foi publicada no New York Times. Depois outros jornais e TVs vieram. Eu me lembro de sair de casa uma noite, com tudo que estava acontecendo e pensei, esta noite o mundo me pertence.

[11:54]Nossa próxima grande descoberta tenta responder a uma questão central da biologia. Como as células formam uma nova vida.

[12:04]Mitose.

[12:08]Ao longo da história humana, isso é bem recente, não é? É. Nós descobrimos o núcleo, as células ao redor do núcleo e animais e plantas têm células, e o que aconteceu depois? Bom, depois de um intervalo de uns 30 anos mais ou menos, começamos a ver as células se dividirem. A divisão celular é o processo no qual a célula de uma planta ou animal se duplica.

[12:35]Apesar de os cientistas conhecerem este processo há décadas, o zoólogo alemão Walther Flemming foi o primeiro a descrevê-lo e a publicar seus achados. Este livro foi publicado em 1881. Este livro foi essencial e muito importante na história da biologia celular porque Flemming descreveu a divisão celular de uma forma que seria aceitável para um jornal moderno. É mesmo? É verdade, eu não estou exagerando. Inclusive, para falar a verdade, os desenhos de divisão celular de Flemming são melhores do que o que vemos em livros escolares modernos, porque os livros modernos tendem a estilizar e a idealizar os desenhos originais da divisão celular. Ele não sabia o que ele não sabia o que destacar, não é? Ele não sabia o que destacar apesar de ter destacado as coisas certas, ou seja, os cromossomos. Então, ele descobriu a divisão celular.

[13:42]Ele não a descobriu, mas provavelmente foi seu mais preciso descritor entre os primeiros que pesquisavam com microscópio. Bom, se ele estava entre os mais precisos, você consideraria uma grande descoberta? Ah, com certeza, é fundamental, porque a a descoberta da célula em si, como uma unidade estrutural, foi, é claro, extremamente importante, mas as células precisam se dividir para que o organismo cresça. Então, a descoberta do mecanismo da divisão celular, ou pelo menos os aspectos físicos do mecanismo dessa divisão, foi a próxima grande descoberta importante. Então a descoberta de Flemming foi absolutamente essencial para a compreensão do comportamento das células, tanto vegetais quanto animais, apesar dele ter se concentrado principalmente em animais. Flemming observou o processo da divisão celular de forma muito detalhada, com a ajuda de um novo e potente microscópio e novas técnicas de contraste.

[14:55]Com estas inovações, ele pôde identificar estruturas que mais tarde foram chamadas de cromossomos. Em seguida, veio sua grande descoberta. Durante a divisão celular, os cromossomos sofrem uma alteração dinâmica. Eles se dividem em duas partes idênticas, uma para cada célula irmã. Flemming chamou este processo de mitose. Esse é o processo completo de mitose. Como ele descreveu em 1881? Na cauda de um girino. Na cauda de um girino, isso. Ele sabia que devia usar uma cauda, porque a cauda está crescendo na parte de trás de um girino, tem muita coisa acontecendo. Isso exatamente. Ele sabia que se quisesse ver a divisão celular em detalhe, em detalhes, desculpe a minha falha. Não tem problema, pode continuar. Então, esse era um lugar ideal para se olhar. A divisão dos cromossomos durante a mitose foi uma descoberta pioneira. Ela abriu o caminho para que cientistas começassem a entender como uma única célula pode se tornar um organismo complexo, feito de muitas células que interagem entre si.

[19:02]Eu acho que se olharmos para trás, podemos chamar isso de a era de ouro da biologia. Porque, digamos, são 200 anos entre 1800 e 2000, e antes não sabíamos o que diferenciava uma pedra de um sapo. Certo? Sim. Agora sabemos a diferença entre uma pedra e um sapo. Sim, agora nós sabemos. Então, nesse sentido, respondemos à velha questão filosófica: o que é a vida? Pode não satisfazer a todo mundo, mas eu sinto que estamos bem no caminho.

[24:03]Na década de 1930, o biólogo alemão Hans Krebs, filho de um médico judeu, foi obrigado a fugir dos nazistas. Em 1937, ele conduzia pesquisas na Universidade de Cambridge, na Inglaterra. Determinado a desvendar o mistério por trás de um processo biológico essencial: como as células do nosso corpo convertem comida em energia. É a nossa próxima grande descoberta. O ciclo de Krebs. Para estudar o processo, Hans Krebs partiu um grupo de células, moendo uma amostra de tecido animal. Ele recolheu o líquido das células partidas. Em seguida, submeteu o material a uma série de reações químicas e analisou os resultados.

[25:00]Lentamente, um padrão começou a surgir. Um padrão que levou a uma descoberta extraordinária.

[25:10]Em seus cálculos, Krebs determinou que as moléculas de açúcar dos alimentos digeridos passam por um ciclo de várias reações químicas no interior da célula. Este ciclo resulta na produção do ATP, uma molécula rica em energia. Esta molécula fornece a energia que precisamos para viver. Esta cadeia de reações químicas ficou conhecida como ciclo de Krebs. Foi um marco no desenvolvimento da bioquímica. O ciclo de Krebs abriu as portas para um entendimento mais profundo do funcionamento das células do corpo humano, assim como a nossa próxima grande descoberta. Mitocôndria. Na metade do século XIX, cientistas com microscópios novos e mais potentes descobriram uma coisa inédita. Uma misteriosa estrutura oculta em quase todos os tipos de células. Ela era provida de duas membranas e tinha a capacidade de mudar de forma. Nos 100 anos seguintes, vários biólogos tentaram descobrir os segredos desta maravilha biológica. Eles chamaram esta estrutura de mitocôndria. Um dos cientistas envolvidos na primeira onda de descobertas sobre as mitocôndrias era Britton Chance. Suas contribuições incluem a invenção de um espectrofotômetro de comprimento de onda dupla. Um dispositivo que forneceu ao cientista uma visão mais clara do funcionamento da mitocôndria. Atualmente, ele é professor de biofísica da Universidade da Pensilvânia. Eu inventei esse aparelho. Ele é capaz de ver através da turvação dessas organelas, porque elas têm membranas, paredes celulares e coisas que dispersam a luz. Quando examinávamos na luz, não dava para ver nada. Então, eu fiz um instrumento que eliminava a turvação e descobrimos dois compostos que ligavam a mitocôndria ao ciclo do ácido cítrico de Hans Krebs. Isso criou uma conexão entre todas essas coisas, fez ligações entre as reações das enzimas e toda a cadeia de energia. Foi um verdadeiro elo que conectou tudo. Com a ajuda desta invenção, os cientistas descobriram que as mitocôndrias fornecem a energia que permite que as células trabalhem e o corpo funcione.

[27:55]A mitocôndria precisa ser uma forma eficiente de usar a energia que a célula armazena. E é um fenômeno de controle respiratório. Para um leigo, significa que ele pode se matar de fazer exercícios e só precisa parar para se recompor. Ou seja, ele não precisa tomar uma pílula, nem uma injeção. Seu corpo faz isso, suas mitocôndrias vão recompor o déficit de energia. Depois de fazer isso, elas vão dormir. Então, acho que nestes tempos de esportes olímpicos, onde todos estão levando suas ATPs ao limite, isso tem um grande significado.