DO MODELO ATÓMICO DE BOHR À DESCOBERTA DA VITAMINA A EM 1913

Crónica primeiramente publicada na imprensa regional.

O ano de 1913 foi marcado por inúmeros avanços no conhecimento científico e na tecnologia. Cem anos depois verificamos que essas descobertas permitem-nos compreender melhor o universo. Por exemplo, ao ligarmos qualquer equipamento electrónico estamos a usufruir do avanço no conhecimento sobre a natureza “íntima do átomo” verificado em 1913. De facto, são desse ano três artigos seminais do físico e prémio Nobel dinamarquês Niels Bohr (1-3).

Publicados na revista Philosophical Magazine, é nestes três artigos, sobre a constituição do átomo e das moléculas, que Bohr descreve as suas propostas para o comportamento do átomo, segundo o modelo atómico proposto em 1911 por Ernest Rutherford.

O modelo de Bohr propõe que os electrões orbitam o núcleo atómico em órbitas precisas e que eles libertam ou absorvem quantidades fixas de energia ao transitarem de uma órbita para outra.

Bohr estende ao universo íntimo do átom a teoria quântica formulada por Max Planck em 1900. Os “quanta” de energia captados ou emitidos nas transições electrónicas são "grãos" de radiação electromagnética (como a luz visível, as ondas de rádio e as micro-ondas entre outras). Bohr propõe ainda, na alvorada da física nuclear, que o fenómeno designado por decaimento beta (uma emissão “espontânea” de um electrão ou positrão por um núcleo de um átomo instável) é um processo nuclear.

Numa outra área do conhecimento, mais precisamente o da bioquímica, 1913 ficou para a história como o ano em que se identificou uma substância que mais tarde se designaria por vitamina A, ou retinol.

Recorde-se, a propósito, que 1912 tinha sido marcado pela cunhagem por Casimir Funk do termo “vitamina” (a amina vital) para o “factor alimentar acessório” e pela formulação, por Hopkins e Funk, da “hipótese da deficiência vitamínica”, que propunha que a ausência, num dado sistema orgânico, de quantidades suficientes de uma certa vitamina, poderia levar ao desenvolvimento de uma determinada doença.

Neste contexto bioquímico, no ano seguinte, o de 1913, é descoberto um “factor alimentar acessório” solúvel em groduras, importante para o crescimento do rato (Mus musculus), animal que tinha sido introduzido em 1909 por Little como modelo animal experimental nos estudos laboratoriais.

Curioso, mas não único na história da ciência, o facto de a descoberta de ter sido efectuada, de forma independente, por duas equipas de cientistas. Por um lado, Lafayette Mendel e Thomas Osborne (4), por outro lado, Elmer McCollum e Marguerite Davis (5), comunicaram uma observação similar utilizando ratos alimentados com extractos de gema de ovo e de manteiga. 

McCollum e Davis enviaram o artigo com os resultados para publicação três semanas antes de Mendel e Osborne fazerem o mesmo. Ainda mais singular, os dois artigos foram publicados no mesmo número (o 15) do “Journal of Biological Chemistry”! A descoberta foi creditada a McCollum e Davis pelo facto de o artigo destes ter sido recebido primeiro.

Cem anos depois, continuamos a estudar o papel da vitamina A como essencial para a manutenção de um bom estado de saúde. Um dos aspectos mais fulcrais é o de o composto que dela deriva no nosso organismo (o ácido retinóico) permitir a visão, uma vez que é a componente funcional de proteínas (rodopsinas) existentes na retina dos nossos olhos. Excitada pela radiação eletromagnéctica do espetro visível da luz solar, entendemos o seu funcionamento também pela contribuição de Bohr para a compreensão das transições electrónicas nos átomos e moléculas. 

Sem elas o leitor não estaria a ver este texto.

António Piedade

Referências

1.       Niels Bohr (1913). "On the Constitution of Atoms and Molecules, Part I". Philosophical Magazine 26: 1–24. 

2.       Niels Bohr (1913). "On the Constitution of Atoms and Molecules, Part II Systems Containing Only a Single Nucleus". Philosophical Magazine 26 (153): 476–502.

3.       Niels Bohr (1913). "On the Constitution of Atoms and Molecules, Part III Systems containing several nuclei". Philosophical Magazine 26: 857–875.

4.       Osborne TB, Mendel LB. The relation of growth to the chemical constituents of the diet. J Biol Chem 1913;15:311-326.

5.       McCollum EV, Davis M. The necessity of certain lipins in the diet during growth. J Biol Chem 1913;15:167-175. 

Vitamina: um nome centenário (II)

Crónica publicada na Imprensa Regional:
(continuação)

O instinto de sobrevivência cedo deve ter apresentado aos nossos antepassados hominídeos, mamíferos, e anteriores ancestrais, que alimentos diferentes causam efeitos diversificados sobre o estado de saúde e alguns são mais necessários do que outros para não ficarmos doentes. Isto é, não ingerimos alimentos só para crescermos ou termos energia. Complementarmente, necessitamos de ingerir determinados alimentos para não ficarmos doentes, ou de acrescentar á nossa dieta alguns outros para recuperar o estado de saúde perdido. Mas a razão desta relação entre o estado de saúde ou de doença e a presença ou ausência de determinados alimentos na dieta manteve-se desconhecida ao saber humano durante milénios.

Uma primeira relação entre uma doença, o escorbuto, e falta ou ausência de frutos, principalmente citrinos e vegetais na alimentação, foi repetidamente relatada nos diários das longas viagens marítimas. No século XVIII, a marinha britânica passou a incluir citrinos e vegetais frescos (que reabastecia a cada aportagem) nas rações dos seus marinheiros para evitar que adoecessem com escorbuto.

Nos finais do século XIX, mais precisamente em 1897, o médico holandês Christiaan Eijkman (1858 – 1930) demonstrou uma relação causal entre outra doença, o beribéri, e casca dos grãos de arroz. A descoberta de Eijkman foi acidental, como tantas vezes acontece em ciência, apesar de se ter deslocado até á Indonésia exactamente para estudar aquela doença. Teve a perspicácia em relacionar os sintomas em alguns frangos usados no seu laboratório, aquando da alteração, temporária, da sua alimentação. Assim que a alimentação dos frangos doentes foi enriquecida com arroz integral estes melhoravam, e os sãos não adoeciam. Eijkman não identificou nenhum ingrediente responsável por esta relação causal, apesar de ter verificado que o mesmo efeito se verificava em humanos.

Através da privação de fracções e compostos isolados de determinados alimentos, na dieta de cobaias animais, os cientistas apertaram o cerco à natureza bioquímica do que evitava aquela e outras doenças.

Em 1906, o bioquímico inglês Frederick Hopkins (1861 – 1947) sugeriu que os alimentos, para além de proteínas, hidratos de carbono, gorduras, minerais e água, deveriam conter aquilo que denominou por “factores alimentares acessórios”, cuja presença era necessária para manter o estado de saúde.

Eijkman e Hopkins foram galardoados, em 1929, com o Prémio Nobel da Fisiologia e Medicina pelos seus trabalhos que conduziram outros à descoberta das vitaminas.

A identificação bioquímica do “factor alimentar acessório” presente na casca do arroz chegaria mais tarde quando, em 1911, o bioquímico Casimir Funk (1884 – 1967), polaco de nascimento, descobriu que o factor responsável pelo não desenvolvimento da doença beribéri era uma substância que apresentava uma função amina. Isto é, uma molécula que possuía um grupo bioquímico funcional amina (–NH2), composto por um átomo de azoto (N) e dois de hidrogénio (H), ligado a um outro determinado átomo de uma dada molécula presente na casca do arroz. Funk baptizou em 1912, há cem anos, este composto por vitamina (a partir da palavra latina “vita” (vida) e do sufixo amina do grupo bioquímico). Ou seja, o “factor acessório alimentar” de Hopkins era uma amina vital! Hoje sabemos que Funk descobriu a tiamima ou vitamina B1.

Em 1912, Hopkins e Funk postularam a “hipótese da deficiência vitamínica”, propondo que a ausência, num dado sistema orgânico, de quantidades suficientes de uma certa vitamina, poderia levar ao desenvolvimento de uma determinada doença.

O termo “vitamina” foi rapidamente generalizado a todos os “factores alimentares acessórios”. Hoje sabemos que a maior parte das vitaminas, entretanto identificadas e caracterizadas quimicamente, não possuem o grupo funcional amina na sua composição. Contudo, devido à generalização inicial do termo, ainda hoje nos referimos a todas essas substâncias por vitaminas.

António Piedade

Vitamina: um nome centenário (I)

Crónica publicada na Imprensa Regional:

Percorro o hipermercado em passo de passeio. Os meus olhos observam, sem muito esforço, as prateleiras repletas de embalagens. Embalagens contendo os mais variados produtos alimentares. Desde os “ovos da páscoa”, da Páscoa que aí está a chegar, redentora, passando pelos vegetais embalados prontos a consumir sem lavagens prévias, pelas carnes já temperadas e prontas a cozinhar sem demora, aos enlatados representativos dos reinos vegetal e animal (e mineral se tivermos em conta a própria embalagem metálica). Caixas contendo cereais modelados nas formas mais engraçadas e imaginativas para alegrar os pequenos-almoços e lanches da pequenada, mas também para ajustar as silhuetas das beldades ao imaginário colectivo da beleza e formusura. Embalagens plásticas contendo aperitivos, guloseimas, pastilhas elásticas para esticar o tempo ou abreviar a espera.

Ao longo das prateleiras variam os géneros, mas todos estão regulamentarmente rotulados, com as datas de embalagem e de fim de presença na prateleira, a história codificada em linhas negras mais ou menos finas e justapostas, e literatura resumida sobre alguns compostos nutrientes inclusos. Muitas vezes, alguns destes ganham destaque na embalagem em frases capitais, com cores garridas a inspirar vitalidade e energia. De entre eles, as vitaminas aparecem muitas vezes em doses de riqueza generosa.

Em ordem abecedária variável, letras substantivas aparecem capitalizadas e adjectivadas por vitaminas: C, E, A, D, B, K… Se estão na embalagem é porque o conteúdo é bom para a saúde e não se pensa mais no assunto. Se não estão, a sobrancelha céptica bolina o olhar até as encontrarmos numa embalagem vizinha.

De facto, o nome “vitamina” ocupa hoje lugar cativo na primeira fila da maior parte dos rótulos dos diversos alimentos embalados. A indicação de que o alimento em causa possui determinadas vitaminas, transmite-nos a confiança de que ele possui, pelo menos uma substância, em dose adequada, que é benéfica e essencial para mantermos ou repormos um determinado estado de saúde. Mas se isto é hoje uma constante dos menus rotulados, só há cerca de cem anos é que se estabeleceu uma relação causal entre estas substâncias e o estado de saúde.

(Continua)

António Piedade

D(I)LEMA, ANTIOXIDANTES E CANCRO.

Crónica semanal publicada no Diário de Coimbra:

A notícia desperta a humildade.

De facto, de quando em quando, somos alertados de que ainda sabemos muito pouco sobre como funcionam e são reguladas as células que compõem o nosso corpo. Muitas são ainda as incógnitas sobre como funcionam e como interagem com o ambiente que as envolve. Isto é válido quer a nível celular, tecidular, como também a nível de todo o organismo.

Um exemplo já com quase dez anos. O grande empreendimento que foi o projecto do genoma humano colocou um marco no avanço do conhecimento sobre a disposição dos genes e outras regiões cromossómicas. Delineou também uma fronteira sobre o que sabemos e o desconhecido, sobre como os genes funcionam dentro da célula, como comunicam com o ambiente.

Verificamos, então e agora, que há ainda muito território desconhecido. Aliás, a própria sequenciação do genoma é um rascunho que tem permitido muitas anotações, muitas perguntas novas sob perspectivas e abordagens antes impossíveis, muitos pontos de partida para experiências cujos resultados abalam o que julgávamos certo e seguro.

Esta dinâmica faz parte da ciência viva!

Avanços e retrocessos, muitas vezes às escuras, muitas vezes sem saber bem onde estamos, apesar de sabermos ou julgarmos antever o cais de chegada. Muitas e muitas vezes, os locais de chegada das nossas viagens experimentais são totalmente inesperados. Ilhas de espanto. Ficamos com respostas paradoxais nas nossas mãos, com resultados válidos per si, mas que aparentam contradições! Ficamos então com a noção de que há elos, peças do puzzle da vida que não conhecemos e até que não sabíamos que existiam. É como se tivéssemos uma imagem que, vista de longe, nos parece perfeita e acabada mas que, ao nos aproximarmos dela, verificamos que está cheia de zonas em que falta informação, está inacabada. E depois, ao olharmos em redor, concluímos que o que falta conhecer é sempre mais do que aquilo que já sabemos.

Há sempre um défice de informação que perturba o nosso conhecimento da realidade em que vivemos, em que somos.

Vem isto também a propósito de dois artigos que acabam de ser publicados na revista Nature.

Num dos artigos (aqui), um grupo de investigadores internacionais, liderados pelo geneticista DeNicola, publicam os resultados experimentais que indicam uma reduzida, ou mesmo inexistente, influência positiva de antioxidantes (como vitaminas C e E, polifenóis, etc.) na luta contra a proliferação de células cancerosas! Ou seja, pelo menos no caso estudado, a presença de substâncias com acção antioxidante não inibe, ou “trava”, o desenvolvimento canceroso.

Este estudo vem “abalar” uma ideia, mais ou menos generalizada, de que uma dieta rica em substâncias antioxidantes é preventiva ou, pelo menos, pode retardar, o desenvolvimento de tumores e cancros.

Os resultados obtidos por estes investigadores indicam que as células dos tumores possuem mecanismos próprios para “se livrarem” das destrutivas espécies reactivas de oxigénio. Assim, e de certa forma, tanto faz se o indivíduo que alberga o cancro tomou e toma suplementos vitamínicos e antioxidantes para o evitar. Pelo contrário, a presença em excesso de antioxidantes e vitaminas até pode potenciar outras doenças no organismo já debilitado.

A outra notícia que vem no mesmo barco (a revista Nature) é um artigo que apresenta um “D(i)lema”. A palavra resume quase tudo: há uma grande controvérsia na comunidade científica sobre os benefícios efectivos para a saúde da toma de suplementos de vitamina D. Será que não é suficiente a exposição, moderada, à luz solar, para permitir ao organismo sintetizar a quantidade que precisa, a qual varia de indivíduo para indivíduo?

Este artigo sobre a vitamina D é muito interessante, ilustra bem a sobreposição de interesses comerciais e de organizações e agências mundiais de saúde pública, e merece ser desenvolvido numa próxima crónica.

Mas não posso, desde já, de transcrever a última frase desse artigo, numa tradução minha e livre: “nos velhos tempos da medicina, acreditávamos nos especialistas. Mas agora precisamos de começar a perguntar pelos dados e resultados em que se baseiam, para dizer o que nos dizem para fazer.” Estamos realmente numa nova época, não só de acesso á informação, mas também de acesso ao conhecimento que baseia a informação.

Precisamos mais de verdade do que de vitaminas.

António Piedade