2871: A Evolução mostra que podemos ser a única forma de vida inteligente no Universo

CIÊNCIA

possan / Wikimedia

As reduzidas probabilidades que acompanham a nossa evolução ao longo da história podem ser uma pista que talvez sejamos a única forma de vida inteligente no Universo.

Será que estamos sozinhos no Universo? Tudo se resume a saber se a inteligência é um resultado provável da selecção natural ou um acaso improvável. Por definição, eventos prováveis ocorrem com frequência, eventos improváveis ocorrem raramente — ou uma vez.

A nossa história evolutiva mostra que muitas adaptações importantes foram eventos únicos e pontuais e, portanto, altamente improváveis. A nossa evolução pode ter sido como ganhar a lotaria… apenas muito menos provável.

O universo é surpreendentemente vasto. A Via Láctea tem mais de 100 mil milhões de estrelas e existem mais de um bilião de galáxias no universo visível, a pequena fracção do universo que podemos ver. Mesmo que mundos habitáveis sejam raros, o seu número absoluto sugere que existe muita vida por aí.

Mas se é assim tão grande, onde estão todos? Este é o paradoxo de Fermi. O Universo é grande e antigo, com tempo e espaço para a inteligência evoluir, mas não há evidências disso.

Seria improvável que a inteligência evoluísse? Infelizmente, não podemos estudar a vida extraterrestre para responder a esta pergunta. mas podemos estudar 4,5 mil milhões de anos da história da Terra, observando onde a Evolução se repete ou não.

Por vezes, a Evolução repete-se, com diferentes espécies a convergir independentemente para resultados semelhantes. Se a Evolução se repete frequentemente, a nossa Evolução pode ser provável, ou até inevitável.

O problema é que todas as convergências aconteceram dentro de uma linhagem, os Eumetazoa. Diferentes eumetazoanos desenvolveram soluções semelhantes para problemas semelhantes, mas o plano complexo do corpo que tornou tudo possível é único. Animais complexos evoluíram uma vez na história da vida, sugerindo que são improváveis.

Surpreendentemente, muitos eventos críticos na nossa história evolutiva são únicos e, provavelmente, improváveis. Um é o esqueleto ósseo dos vertebrados, que permite que animais grandes se movam para a terra.

As células eucarióticas complexas das quais todos os animais e plantas são construídas, contendo núcleos e mitocôndrias, evoluíram apenas uma vez. O sexo evoluiu apenas uma vez. A fotossíntese, que aumentou a energia disponível para a vida e produziu oxigénio, é única. Quanto a isso, o mesmo ocorre com a inteligência a nível humano. Existem lobos e toupeiras marsupiais, mas não humanos marsupiais.

Além disso, esses eventos dependiam um do outro. Os humanos não podiam evoluir até que os peixes adquirissem esqueleto, que os deixasse rastejar na terra. O esqueleto não pôde evoluir até que animais complexos aparecessem. Animais complexos precisavam de células complexas, e células complexas precisavam de oxigénio, produzido pela fotossíntese. Nada disso acontece sem a evolução da vida.

Curiosamente, tudo isto demora um tempo surpreendentemente longo. A fotossíntese evoluiu 1,5 mil milhões de anos após a formação da Terra, células complexas após 2,7 mil milhões de anos, animais complexos após 4 mil milhões de anos e inteligência humana 4,5 mil milhões de anos após a formação da Terra. O facto de essas inovações serem tão úteis, mas levarem tanto tempo para evoluir implica que elas são extremamente improváveis.

Uma série de eventos improváveis

Neste caso, a nossa evolução não é como ganhar na loteria. É como ganhar a loteria de novo, e de novo, e de novo.

Imaginemos que a inteligência depende de uma cadeia de sete inovações improváveis — a origem da vida, fotossíntese, células complexas, sexo, animais complexos, esqueletos e a própria inteligência — cada uma com 10% de hipóteses de evoluir. As hipóteses de evolução da inteligência tornam-se uma em dez milhões.

No entanto, adaptações complexas podem ser ainda menos prováveis. A fotossíntese exigiu uma série de adaptações em proteínas, pigmentos e membranas. Os animais eumetazoários exigiram múltiplas inovações anatómicas. Se mundos habitáveis são raros, então podemos ser a única vida inteligente na galáxia, ou mesmo no universo visível.

ZAP // The Conversation

Por ZAP
21 Outubro, 2019

 

2187: Os humanos podem ter sido destinados a reinar sobre a Terra (e já sabemos porquê)

CIÊNCIA

Viktor M. Vasnetsov / Wikimedia

Se voltássemos atrás no tempo, a aleatoriedade dos eventos mudaria completamente o nosso caminho evolucionário. No entanto, os cientistas descobriram que os inúmeros trilhos possíveis poderiam não evitar que fossem os humanos a espécie dominadora.

O que aconteceria se voltássemos a um ponto aleatória na nossa história evolutiva e recomeçássemos o relógio do tempo? O paleontólogo norte-americano Stephen Jay Gould propôs este pensamento no final dos anos 80 e, ainda hoje, cativa a imaginação dos biólogos evolucionistas.

Gould calculou que, se o tempo fosse rebobinado, a evolução levaria o rumo da vida por um caminho completamente diferente e os humanos nunca voltariam a evoluir da mesma forma. De facto, o cientista considerou que a evolução da humanidade era tão rara que poderíamos repetir a história um milhão de vezes e não veríamos nada parecido com o Homo Sapiens.

Os eventos do acaso desempenham um papel enorme na evolução. Isto inclui extinções em massa gigantescas, como impactos de asteróides cataclísmicos e erupções vulcânicas. Mas os eventos aleatórios também operam na escala molecular. A mutação genética, que forma a base da adaptação evolucionária, depende de eventos fortuitos.

Simplificando, a evolução é o produto da mutação aleatória. Algumas mutações raras podem melhorar a hipótese de sobrevivência de um organismo em determinados ambientes em detrimento de outros. Esta aleatoriedade inerente sugere que diferentes formas de vida se originariam caso rebobinássemos o rolo da vida.

Óbvio que na realidade, é impossível rebobinar o relógio desta maneira. No entanto, os biólogos evolucionistas experimentais têm os meios para testar algumas das teorias de Gould numa micro-escala com bactérias. Os resultados foram divulgados num estudo publicado no ano passado na revista Science.

Os microrganismos dividem-se e evoluem muito rapidamente. Podemos, portanto, congelar milhões de células idênticas no tempo e armazená-las indefinidamente. Isso permite obter um subconjunto dessas células, desafiá-las a crescer em novos ambientes e monitorizar as alterações adaptativas em tempo real. Podemos ir do “presente” para o “futuro” e vice-versa quantas vezes quisermos.

Evidências do destino evolutivo

Muitos estudos de evolução bacteriana descobriram que a evolução segue caminhos muito previsíveis a curto prazo, com os mesmos traços e soluções genéticas frequentemente realizadas. Todas as populações em evolução nesta experiência mostram maior aptidão, crescimento mais rápido e células maiores do que as ancestrais. Isto sugere que os organismos têm algumas restrições sobre como podem evoluir.

Existem forças que mantêm os organismos em evolução numa linha recta e estreita. A selecção natural é o guia da evolução, reinando no caos de mutações aleatórias e estimulando mutações benéficas. Isto significa que muitas mudanças genéticas irão desaparecer ao longo do tempo, com apenas as melhores a resistirem.

Encontramos evidências disso na história da evolução, onde espécies que não estão intimamente relacionadas, mas compartilham ambientes semelhantes, desenvolvem um traço semelhante.

Por exemplo, Pterossauros e pássaros extintos evoluíram tanto nas asas quanto num bico distinto, mas não de a mesma espécie ancestral. Essencialmente, asas e bicos evoluíram duas vezes, em paralelo, devido a pressões evolutivas.

Mas a arquitectura genética também é importante. Certas localizações no genoma contribuirão para a evolução com maior frequência, ou com um efeito maior, do que outras — influenciando os resultados evolutivos.

Leis da Física

Mas e as leis da Física subjacentes — favorecem a evolução previsível? Em escalas muito grandes, parece que sim. Sabemos de muitas leis do nosso universo são certas, como por exemplo a gravidade e as teorias de Isaac Newton. Estas descrevem o universo como perfeitamente previsível.

Se a visão de Newton permanecesse perfeitamente verdadeira, a evolução dos humanos seria inevitável. No entanto, essa previsibilidade reconfortante foi abalada pela descoberta do mundo contraditório, mas fantástico, da mecânica quântica no século XX. Em escalas menores de átomos e partículas, a verdadeira aleatoriedade está em jogo — o que significa que o nosso mundo é imprevisível no mais fundamental nível.

Isto significa que as “regras” para a evolução permaneceriam as mesmas, não importando quantas vezes nós rebobinássemos a cassete. Por exemplo, haveria sempre uma vantagem evolutiva para os organismos que absorvem a energia solar. Mas, em última análise, a aleatoriedade, que é incorporada em muitos processos evolutivos, retira a nossa capacidade de “prever o futuro” com total certeza.

Há um problema na astronomia que funciona como uma analogia apropriada. Em 1700, um instituto matemático ofereceu um prémio para resolver “o problema dos três corpos“, que consiste em descrever precisamente a relação gravitacional e órbitas resultantes do Sol, da Terra e da Lua.

O vencedor, Joseph-Louis Lagrange, essencialmente provou que o problema não poderia ser resolvido exactamente. Assim como o caos introduzido por mutações aleatórias, um pequeno erro inicial inevitavelmente surgiria, o que significa que não se poderia determinar com exactidão onde os três corpos acabariam no futuro. Mas como o parceiro dominante, o Sol dita as órbitas de todos os três — permitindo-nos reduzir as possíveis posições dos corpos dentro de um alcance.

Isso é muito semelhante à evolução. Podemos não estar totalmente certos de onde os humanos estariam se rebobinássemos o tempo, mas os caminhos disponíveis para os organismos em evolução estão longe de ser ilimitados.

ZAP // The Conversation

Por ZAP
17 Junho, 2019

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1829: Os denisovanos podem ter sobrevivido até hoje (e podem estar escondidos numa ilha do Pacífico)

CIÊNCIA

Randii Oliver / NASA

Uma equipa internacional de investigadores, liderada por Murray Cox, da Massey University, apresentou uma série de dados que podem alterar o que se sabe sobre a evolução da nossa espécie.

Os resultados, apresentados a especialistas na Conferência da Associação Americana de Antropologia Física, serão publicados em breve numa revista científica.

Cox assegurou que os nossos antepassados directos podem ter-se misturado com os denisovanos até há “apenas” 15 mil anos, muito mais recentemente do que se pensava anteriormente. Para chegar a essa conclusão, Cox e sua equipa realizaram uma análise detalhada do ADN dos actuais habitantes da Indonésia e da Papua Nova Guiné.

Como os paleontólogos bem sabem, quando o Homo sapiens saiu pela primeira vez de África, a nossa espécie foi-se encontrando e misturando com outras classes de hominídeos, entre eles os Neandertais e os Denisovanos.

Esses encontros deixaram o seu testemunho nos nossos genes fazendo com que, hoje, todos os seres humanos de ascendência não-africana tenha no seu ADN cerca de 4% do ADN neandertal, enquanto algumas populações asiáticas retêm uma percentagem semelhante de ADN denisovano.

O problema é que sabemos muito sobre os neandertais, mas ainda muito pouco sobre os denisovanos. Os únicos restos descobertos até agora consistem em alguns dentes e alguns pequenos fragmentos de ossos descobertos numa caverna siberiana.

Testes genéticos sugerem que os denisovanos também tiveram de viver muito mais ao leste e ao sul da Sibéria. A nossa espécie cruzou-se com eles pelo menos duas vezes, na Ásia e na Australásia, como mostram os genomas de algumas populações de Papua Nova Guiné, que conservam até 5% de ADN de denisovano.

Até agora, no entanto, os estudos genéticos realizados concentraram-se numa pequena parte do ADN das pessoas analisadas. Por essa razão, e para ter uma imagem mais completa, Cox e a sua equipa decidiram realizar o que é o primeiro estudo em larga escala de genomas completos dos habitantes actuais da Indonésia e da Papua Nova Guiné.

Os investigadores, com efeito, sequenciaram o ADN completo de 161 pessoas diferentes para o seu trabalho. Os resultados foram surpreendentes.

De acordo com Cox, naquela parte do mundo, os nossos ancestrais directos cruzaram-se pelo menos com dois grupos diferentes de denisovanos: um há cerca de 50 mil anos; e outro muito mais recentemente, no máximo há 15 mil anos.

Cox chegou a esta última data depois de verificar que os genes da segunda “travessia” são muito mais comuns nas pessoas que vivem na ilha maior de Papua Nova Guiné, na qual vivem nas numerosas ilhas próximas. Isto indica que a mistura aconteceu depois de os ancestrais da ilha terem ido embora.

Evidências arqueológicas sugerem que a migração para as ilhas ocorreu há 30 mil anos. Mas ao comparar os genomas dos “continentais” e dos ilhéus, a equipa de Cox adia a data até 15 mil. A única explicação para os dados genéticos encontrados é ter havido cruzamentos adicionais entre “continentais” e denisovanos.

Seria possível que em algumas dessas ilhas remotas ainda houvesse uma população que descenda directamente dos denisovanos? O próprio Cox diz que não acredita nessa possibilidade, já que “até as ilhas mais isoladas têm demasiado contacto para que algo não seja notado”. Improvável sim, mas não impossível.

Os novos dados revelam considerável diversidade genética entre os próprios denisovanos. Por exemplo, o primeiro grupo que cruzou com os nossos ancestrais em Papua Nova Guiné é, geneticamente, tão diferente do osso da caverna da Sibéria como é em relação aos neandertais, que é um ramo completamente diferente da árvore genealógica à qual o Denisovanos pertencem.

Por isso, há muito tempo atrás, existia na Terra uma população que era tão rica e diversa como a dos humanos modernos.

ZAP //

Por ZAP
10 Abril, 2019

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1719: Bennu, o alvo da missão OSIRIS-REx, gira mais depressa ao longo do tempo

Esta série de imagens da MapCam foi obtida durante 4 horas e 19 minutos no dia 4 de Dezembro de 2018, pela OSIRIS-REx, quando fez a sua primeira passagem pelo pólo norte do asteróide. As imagens foram captadas quando o orbitador se aproximava de Bennu, antes da maior aproximação ao pólo do asteróide. À medida que o asteróide gira e se torna maior no campo de visão, a distância ao centro de Bennu encolhe de 11,4 para 9,3 km. Esta foi a primeira de cinco passagens pelos pólos e equador de Bennu que a OSIRIS-REx realizou durante o seu estudo preliminário do asteróide.
Crédito: NASA/Goddard/Universidade do Arizona

No final de 2018, a sonda OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer) chegou a Bennu, o asteróide que vai estudar durante os próximos anos.

Agora, uma nova investigação publicada na revista Geophysical Research Letters da União Geofísica Americana mostra que Bennu está a girar mais depressa com o passar do tempo – uma observação que vai ajudar os cientistas a entender a evolução dos asteróides, a sua potencial ameaça à Terra e se os seus recursos podem ser minados.

Bennu está a 110 milhões de quilómetros da Terra. À medida que se move pelo espaço a mais ou menos 101.000 km/h, também gira, completando uma rotação completa a cada 4,3 horas.

A nova investigação descobriu que a rotação do asteróide está a acelerar cerca de 1 segundo por século. Por outras palavras, o período de rotação de Bennu está a diminuir cerca de 1 segundo a cada 100 anos.

Embora o aumento na aceleração possa não parecer um valor elevado, ao longo do tempo pode traduzir-se em mudanças dramáticas na rocha espacial. Segundo os autores do estudo, à medida que gira cada vez mais depressa, com o passar de milhões de anos, pode perder fragmentos ou até desfazer-se.

A detecção da subida na rotação ajuda os cientistas a compreender os tipos de mudanças que podem ter ocorrido em Bennu, como deslizamentos ou outras mudanças a longo prazo, que a missão OSIRIS-REx vai analisar.

“À medida que o período de rotação diminui, as coisas devem mudar, por isso vamos procurar essas coisas e a detecção desta aceleração dá-nos algumas pistas sobre os tipos de coisas que devemos procurar,” comenta Mike Nolan, investigador do LPL (Lunar and Planetary Laboratory) da Universidade do Arizona em Tucson, EUA, autor principal do novo artigo e líder da equipa científica da missão OSIRIS-REx. “Temos que procurar evidências de algo diferente no passado recente e é possível que as coisas ainda estejam a mudar.”

A missão OSIRIS-REx está programada para trazer uma amostra de Bennu para a Terra em 2023. A compreensão das alterações rotacionais de Bennu pode ajudar os cientistas a descobrir o que os asteróides nos podem dizer sobre a origem do Sistema Solar, quão provável é o seu papel como ameaça para os seres humanos e se os seus recursos podem ser extraídos.

“Se quisermos fazer estas coisas, temos que saber o que está a afectá-lo,” acrescenta Nolan.

Detectando uma mudança

A fim de entender a rotação de Bennu, os cientistas estudaram dados do asteróide, obtidos a partir da Terra em 1999 e 2005, juntamente com dados recolhidos pelo Telescópio Espacial Hubble em 2012. Quando examinaram os dados do Hubble é que notaram que a velocidade de rotação do asteróide em 2012 não correspondia às suas previsões com base nos dados anteriores.

“Os três conjuntos de dados não encaixavam correctamente,” explicou Nolan. “E foi aí que surgiu a ideia de que tinha que estar a acelerar.”

Segundo Nolan, a ideia de que a rotação dos asteróides pode acelerar com o tempo foi prevista inicialmente em meados de 2000 e detectada pela primeira vez em 2007. Até à data, esta aceleração só foi detectada num punhado de asteróides.

A mudança na rotação de Bennu pode ser devida a uma alteração na sua forma. Tal como os patinadores de gelo aceleram ao colocar os braços junto ao corpo, um asteróide pode acelerar à medida que perde material.

Nolan e co-autores sugerem que a razão para a diminuição do período de rotação de Bennu é mais provavelmente devida a um fenómeno conhecido como efeito YORP. A luz solar que atinge o asteróide é reflectida para o espaço. A mudança na direcção da luz que entra e sai empurra o asteróide e pode fazê-lo girar mais depressa, dependendo da sua forma e rotação.

A missão OSIRIS-REx vai determinar, este ano e de forma independente, a rotação de Bennu, o que vai ajudar os cientistas a descobrir o motivo da aceleração. Tendo em conta que as naves espaciais nunca irão visitar a grande maioria dos asteróides, as medições também vão ajudar os cientistas a aprender quão bem as medições obtidas no solo são capazes de analisar estes objectos distantes.

“Ao testarmos estas previsões, com alguns casos, vamos melhorar significativamente a nossa confiança nas previsões feitas para outros objectos,” escrevem os autores do estudo.

A medição da aceleração de Bennu, combinada com a chegada da OSIRIS-REx ao asteróide, dá aos cientistas uma grande oportunidade para validar os resultados do novo estudo e testar teorias sobre o efeito YORP, disse Desiree Cotto-Figueroa, professora assistente de física e electrónica na Universidade de Porto Rio em Humacao, que não esteve envolvida no novo estudo.

“Esta é, no geral, uma grande oportunidade, tendo esta medição e tendo a sonda OSIRIS-REx a observar o asteróide ‘in situ’, para nos ajudar a entender melhor este efeito, que é um mecanismo dominante na evolução dos asteróides,” conclui.

Astronomia On-line
15 de Março de 2019

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