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Física e Biologia

Resumo

O episódio discute a interface entre física e biologia, começando com a questão de definição das duas áreas e como os métodos físicos podem ser aplicados a sistemas biológicos. A professora Rita de Almeida explica que a física, sendo reducionista e baseada em matemática, busca simplificar problemas complexos para entendê-los, e que o advento de computadores poderosos expandiu enormemente a capacidade de estudar sistemas biológicos através de modelagem matemática e simulação.

Os participantes destacam os desafios práticos da interdisciplinariedade, especialmente a dificuldade de comunicação entre físicos e biólogos. Enquanto os físicos buscam modelos simplificados que capturem a essência de um fenômeno, os biólogos frequentemente focam na complexidade e especificidade dos sistemas reais. A conversa explora exemplos de como a física contribui para a biologia, como no desenvolvimento de fármacos (entendendo interações moleculares), na análise de dados genômicos e proteômicos, e na compreensão de processos como o dobramento do DNA.

A discussão também aborda a contribuição da biologia para a física, sugerindo que, em uma visão cosmológica mais ampla, entender a vida e a complexidade que ela adiciona é crucial para compreender a evolução do universo. Os participantes refletem sobre a natureza “burra” e contingente da evolução por seleção natural, o que torna a engenharia reversa dos sistemas biológicos particularmente desafiadora.

Por fim, o grupo debate as tendências futuras na educação e pesquisa científica, enfatizando a necessidade de formar cientistas capazes de transitar entre disciplinas. Cursos interdisciplinares e a organização da ciência em torno da solução de problemas temáticos (como neurociência ou mudanças climáticas), em vez de disciplinas estanques, são apontados como caminhos promissores para enfrentar os grandes desafios científicos e sociais.

Indicações

Cursos

  • Engenharia Física — Mencionado como um curso no departamento que aplica física à engenharia, formando profissionais com base matemática forte para resolver problemas não-padrão.
  • Física Computacional — Citado como uma área com filosofia parecida, usando computação para resolver problemas complexos, sendo parte da tendência interdisciplinar.
  • Biomedicina e Biotecnologia — Apontados como exemplos de cursos novos e interessantes na UFRGS que são mais interdisciplinares e representam o futuro da formação científica.

Linha do Tempo

  • 00:00:20 — Introdução ao tema: Física e Biologia — Apresentação do tema do programa e dos participantes, todos do Departamento de Física. Marco de Arte introduz a discussão sobre a interface entre as duas áreas, reconhecendo o “viés” físico da conversa. A professora Rita de Almeida é convidada a começar compartilhando sua visão sobre o trabalho na fronteira entre física e biologia.
  • 00:01:05 — Definindo Física e Biologia e a aplicação de métodos — Rita de Almeida discute a definição das áreas e refuta a ideia de que métodos da física não funcionam em biologia. Ela cita exemplos históricos de sucesso, como o uso do laser na medicina e da cristalografia para descobrir a estrutura do DNA. Ela argumenta que a física, ao usar a matemática para descrever a natureza, pode estudar qualquer sistema natural mensurável, incluindo os biológicos.
  • 00:03:17 — A abordagem reducionista da física e o papel da computação — Rita explica que a física é inerentemente reducionista, buscando simplificar problemas para variáveis essenciais. Ela destaca que, por muito tempo, equações que descreviam sistemas biológicos eram muito complexas para resolver analiticamente. O avanço da computação, a partir dos anos 80/90, permitiu resolver essas equações numericamente, ampliando enormemente o espectro de sistemas estudáveis, incluindo os biológicos, sociais e econômicos.
  • 00:05:25 — Desafios da colaboração interdisciplinar: físico vs. biólogo — Marco de Arte levanta a dificuldade prática de um físico trabalhar com um biólogo, apontando problemas de linguagem e objetivos diferentes. Rita e outros participantes concordam, ilustrando com o exemplo das redes neurais: o físico busca um modelo simples que demonstre o fenômeno, enquanto o biólogo critica a falta de detalhes do sistema real. A diferença no conceito de “entender” um problema é central nesse desencontro.
  • 00:08:41 — A tendência para ciência temática e interdisciplinar — Os participantes discutem uma mudança na organização da ciência, de disciplinas estanques para centros temáticos (neurociência, nanotecnologia, clima). Eles notam que nenhum tema relevante é unidisciplinar e que a formação do cientista (física, biologia) define suas ferramentas, mas não o problema que ele pode atacar. A necessidade de cientistas capazes de conversar entre áreas é enfatizada como crucial para o futuro.
  • 00:12:09 — O que a biologia pode oferecer à física? — Marco de Arte inverte a pergunta, questionando qual seria a contribuição da biologia para a física. Rita propõe uma visão cosmológica: para entender a evolução completa do universo (uma ambição física), é necessário compreender o empilhamento de complexidades trazido pela vida. Outros sugerem que técnicas de análise de dados desenvolvidas para biologia podem ser reaproveitadas em outras áreas.
  • 00:15:12 — Exemplos práticos: Física no desenvolvimento de fármacos — Os participantes dão exemplos concretos da importância da física na biologia. Eles citam o desenvolvimento de fármacos, onde é necessário entender as interações físicas (eletromagnéticas, forças) entre moléculas, fármacos, proteínas e canais iônicos. Resolver equações da física pode guiar a síntese química de moléculas específicas para tratamentos.
  • 00:17:44 — História e base física dos processos biológicos — É lembrada a descoberta da estrutura do DNA por Watson (biólogo) e Crick (físico) como um marco histórico da interdisciplinaridade. Discute-se que a vida tem uma base bioquímica, e portanto, processos celulares como expressão gênica e dobramento de DNA devem ser explicados por fenômenos físicos (mecânica quântica, difusão, eletricidade). A física também é crucial para analisar a enorme quantidade de dados da genômica e proteômica.
  • 00:20:16 — As limitações do sequenciamento genômico e a complexidade da vida — É comentada uma percepção de “fracasso” após o sequenciamento do genoma humano, que não trouxe curas imediatas. Os participantes explicam que sequenciar o DNA é como ter um livro escrito em hieróglifos; entender a linguagem e a lógica não-linear do sistema é o desafio maior. A vida é um “programa” mal escrito, resultado de um processo evolutivo “burro” de tentativa e erro, cheio de contingências históricas, o que torna a engenharia reversa extremamente difícil.
  • 00:24:05 — A busca por leis universais em biologia e a analogia da água — Discute-se a dificuldade de encontrar leis universais e elegantes em biologia, como as da física. Em sistemas biológicos, frequentemente há redundância e múltiplos processos concorrentes para a mesma função. Rita propõe uma analogia: a seleção natural, ao longo de vastos períodos, preenche todos os caminhos possíveis, como a água que encontra todos os furos em um recipiente. As soluções evolutivas coexistem, nem sempre sendo as “ótimas” do ponto de vista de um engenheiro.
  • 00:25:39 — Considerações finais e o futuro interdisciplinar — Os participantes fazem suas considerações finais. Eles reforçam que a mistura de técnicas de diferentes áreas traz nova energia e descobertas. A física aplicada à biologia atrai recursos e mentes por tratar de problemas humanos urgentes (saúde, alimentação). Finalmente, enfatizam a importância de cursos de graduação interdisciplinares (como biomedicina, biotecnologia, física computacional) que forneçam uma base sólida em múltiplas áreas, preparando os cientistas para os desafios complexos do futuro.

Dados do Episódio

  • Podcast: Fronteiras da Ciência
  • Autor: Fronteiras da Ciência/IF-UFRGS
  • Categoria: Science
  • Publicado: 2011-04-04T14:00:05Z

Referências

Dados do Podcast

Transcrição

[00:00:00] Este é o programa Fronteiras da Ciência, da rádio da Universidade, onde discutiremos

[00:00:12] os limites entre o que é ciência e o que é mito.

[00:00:20] O tema do programa de hoje é a Física e a Biologia, estão aqui com a gente a professora

[00:00:25] Rita de Almeida, professoria Nevin, professor Jefferson Arenzon e eu Marco de Arte, todos

[00:00:31] os departamentos de Física, então a gente tem um baita de um viesa aqui, é Física

[00:00:36] e Biologia falada pelos físicos, são os gaúchos pelo baita, então temos um viesa

[00:00:43] aqui, mas então eu queria começar com a Rita, eu sei que a Rita trabalha já numa

[00:00:47] interface importante da Física e Biologia e aí eu queria que ela começasse então

[00:00:52] a visão dela.

[00:00:53] Primeiro, quando a gente vai trabalhar entre Física e Biologia, alguns anos atrás as

[00:00:59] pessoas perguntavam se o que a gente estava fazendo era Física e não seria, portanto,

[00:01:04] Biologia.

[00:01:05] Bom, embora eu discorde dessa colocação, ela certamente faz a gente pensar e descobrir

[00:01:13] qual seria a definição de Física e definição de Biologia.

[00:01:16] Da minha cabeça sai uma possibilidade assim, tu podia dizer assim, como acontece com muitas

[00:01:20] áreas da ciência, que a gente ouve pessoas dizendo assim, não, não, esta área da ciência

[00:01:27] tem os seus próprios métodos e os métodos importados de uma outra área nunca vão funcionar,

[00:01:33] por exemplo.

[00:01:34] Podia dizer, não, esses métodos da Física, eles nunca vão funcionar com Biologia, Biologia

[00:01:38] exigiu outros métodos.

[00:01:39] Mas já funcionaram, a medicina, o laser, quanto que está sendo usado o laser.

[00:01:45] Antes disso, quando eles usaram a cristalografia para tirar a estrutura do DNA, proteínas.

[00:01:52] Então, mas até física teórica, acho que até a teoria que a gente faz de alguma maneira

[00:01:56] já está funcionando também na hora de explicar outros fenômenos.

[00:02:01] Então o que realmente, quer dizer, a maneira como eu reconciliei o meu lado físico, certamente

[00:02:08] é uma tendência forte, com o fato de trabalhar com sistemas que são ditos biológicos, me

[00:02:15] dar conta de como é que foi que os físicos surgiram, quer dizer, do ponto de vista de

[00:02:19] ciência, de história da ciência, e o que a gente vê é que os físicos tentaram entender

[00:02:25] a natureza toda, incluído ali qualquer, qualquer fenômeno que esteja ali incluído dentro

[00:02:33] da natureza, é usando matemática, usando a linguagem da matemática, para isso eu preciso

[00:02:39] entender matemática um pouco e pegar os resultados que os matemáticos desenvolvem,

[00:02:44] eu preciso entender como funciona o sistema natural, que pode ser classicamente físico,

[00:02:51] como um laser, ou pode ser um outro sistema natural, como um sistema biológico, e botar

[00:02:58] a matemática no meio, que significa necessariamente fazer medidas, e fazendo medidas eu consigo

[00:03:06] descrever um fenômeno que é natural com números, se eu tenho números eu consigo

[00:03:09] botar em matemática.

[00:03:10] Mas física, por natureza, é reducionista, a gente tenta reduzir coisas para coisas mais

[00:03:17] básicas.

[00:03:18] Eu acho que não é física, é bom, é física, pelo menos física normal que as pessoas apreendem.

[00:03:24] Diminuir o número de variáveis, pegar só as variáveis que são relevantes.

[00:03:28] O que está por trás é uma tentativa de simplificar o problema até um ponto onde até os físicos

[00:03:35] conseguem entender.

[00:03:36] O que eu acho é que durante muito tempo as equações que a gente conseguia chegar

[00:03:42] quando estava descrevendo um sistema biológico eram muito complicadas e não se conseguia

[00:03:47] resolver analiticamente.

[00:03:49] Em sistemas físicos sempre existe alguma situação em que eu consigo resolver esses

[00:03:56] sistemas porque eles se tornam lineares, e aí eu consigo resolver analiticamente os

[00:04:01] problemas que não se conseguia resolver, bom, esses a gente não conseguia resolver

[00:04:05] e não se resolviu.

[00:04:06] Analiticamente?

[00:04:07] Analiticamente, fazendo conta sem computador.

[00:04:10] Significa ter uma expressão matemática finita.

[00:04:14] Chegar até o final do problema só com papel e caneta.

[00:04:18] Mas desde 1980, 1990, a gente tem computadores cada vez mais distribuídos entre os vários

[00:04:28] cientistas e cada vez mais poderosos, tanto em memória como em velocidade de processamento.

[00:04:33] Isso significou que a gente poderia escrever equações e resolvê-las mesmo que não fosse

[00:04:39] só com lápis e papel.

[00:04:42] Então o espectro dos sistemas que eu posso estudar, olhando para a matemática, escrevendo

[00:04:48] a equação, fazendo medidas e comparando, cresceu enormemente e acabou englobando sistemas

[00:04:54] que são ditos biológicos, mas até, bom, sistemas sociais, sistemas de economia, sistemas

[00:05:02] que envolvem qualquer outro fenômeno que seja natural e passível de mensuração.

[00:05:08] Essa é uma tendência recente também, que até é bem aceita de usar técnicas de uma

[00:05:15] área em problemas de outra.

[00:05:17] Todo mundo fala agora em interdisciplinariedade, então o conceito é bem aceito, mas na prática

[00:05:24] é complicado.

[00:05:25] A Rita, que eu sei que já trabalhou diretamente com biólogos, o Margo também, eles podem

[00:05:32] nos contar, porque existe um problema de linguagem, uma coisa é um físico trabalhar num problema

[00:05:38] de biologia, outra coisa é um físico trabalhar junto com um biólogo, tem uma dificuldade

[00:05:42] de comunicação.

[00:05:43] É que tem essa questão importante da análise e da síntese, né?

[00:05:46] E também o que significa entender o problema.

[00:05:49] Entender, exatamente, o conceito do entender.

[00:05:52] E o problema para físico e para biólogo são diferentes.

[00:05:55] A minha experiência na área é, eu trabalho com redes neurais, mais biológicas, mas como

[00:06:02] todo bom físico, a ideia é tu tentar fazer o sistema não trivial, mas o mais simples

[00:06:07] possível que mostra o fenômeno, que demonstra.

[00:06:12] O que é essencial?

[00:06:14] Tira tudo que não é essencial e deixa algumas poucas informações ou quantidades acerca

[00:06:20] do sistema que vão matematicamente gerar o que tu estava esperando que gerasse.

[00:06:26] Só que o biólogo vai olhar para aqui e vai dizer assim, não, não, não, isso aqui não

[00:06:29] é o sistema que eu estava olhando, o sistema que eu estou olhando tem isso, isso, isso,

[00:06:34] isso.

[00:06:35] Mais ou menos, porque o biólogo aceita estudar, por exemplo, uma drosófila e a um rato extrapolar

[00:06:43] essa informação que ele obtém desse sistema que é bem mais simples para um sistema mais

[00:06:47] complexo, como o homem, por exemplo.

[00:06:49] Mas o patamar é diferente, ele já começa na drosófila, a drosófila para nós é inatingível.

[00:06:55] É, não, eu acho que é uma questão um pouco de entender qual é a abstração que está

[00:07:02] por dentro, qual é a lógica do sistema que está funcionando, a lógica matemática do

[00:07:06] sistema que está funcionando ali, não precisaria ser matemática, mas enfim, ela é muito

[00:07:10] mais fácil se for matemática.

[00:07:12] E o fato de tu realmente resolver o problema daquele organismo, que eu acho que é uma

[00:07:17] coisa mais concreta.

[00:07:20] E essa coisa de a gente conseguir entender, mas enfim, descrever coisas com números matemáticos

[00:07:26] que eu entendo o princípio, mas não consigo resolver o problema de, escuta, qual é a

[00:07:31] quantidade então de água que eu ponho aqui para resolver o meu problema do laboratório,

[00:07:38] quando eu torno isso concreto para aquele experimento, bom, a gente acaba perdendo muito

[00:07:45] quando a gente tem abstração demais e essa é uma crítica e é relevante que o biólogo

[00:07:50] está muito interessado em previsão experimental, ele vai te perguntar, esse teu modelo matemático

[00:07:55] que tu resolveu no computador, o que que ele diz para mim se eu botar certa droga no animal

[00:08:02] que me interessa?

[00:08:03] É, mas a gente também tem isso entre físico teórico e físico experimental, tem uma separação

[00:08:08] de…

[00:08:09] Eu gosto de pensar que a evolução da coisa é que vai ter os matemáticos, vai ter os

[00:08:15] cientistas experimentais e vão ter alguns cientistas teóricos que vão conseguir descrever

[00:08:20] esses fenômenos naturais em termos de matemática.

[00:08:26] Se eles vão ser físicos, biólogos, o que quiserem, vai depender do sistema natural

[00:08:34] que ele está olhando naquele momento.

[00:08:36] Eu acho que uma tendência recente agora nas universidades é tu ter cursos onde eles

[00:08:41] já não se…

[00:08:42] São mais classificados nessas etiquetas usuais, física, biologia, eles já são uma mistura.

[00:08:48] Até porque os grandes problemas, quer dizer, tem toda uma tendência, mudou um pouco a

[00:08:54] tendência do desenvolvimento da ciência, que é mais para resolver problemas, resolver

[00:08:59] temas.

[00:09:00] Então a gente tem a organização da ciência em solução de temas e não ao redor de disciplinas.

[00:09:05] Quanto vai ter o centro de neurociência, o centro de nanotecnologia, o centro de clima

[00:09:10] e assim por diante.

[00:09:12] E aí o que vai acontecer?

[00:09:13] Nenhum tema é unidisciplinar.

[00:09:16] Todo o tema que é uma coisa natural que eu estou querendo resolver vai precisar da visão

[00:09:21] do cientista, do físico, do químico, do matemático, informática, informata, cientista

[00:09:27] social, psicólogo, no caso de redes neurais e assim por diante.

[00:09:32] O que define, o que vai dizer se a pessoa é física ou bióloga é a formação que

[00:09:37] ela teve e não o problema que ela vai ter.

[00:09:41] Eu me lembro quando eu fiz o concurso para entrar como professor na universidade, uma

[00:09:45] parte do meu projeto era a interia de jogos aplicados a sistemas biológicos e uma pessoa

[00:09:51] na banca me perguntou porque eu achava que aquilo era física.

[00:09:54] Eu disse, bom, eu não acho que seja, mas é…

[00:09:57] Mas é física.

[00:09:58] Mas uma coisa que tu tinha certeza era que tu era físico.

[00:10:00] Eu era físico.

[00:10:01] Até aquele momento eu sabia que a minha resposta dizendo que não é um problema de física,

[00:10:07] mas vão ser as ferramentas que eu aprendi que eu vou aplicar, então eu vou lançar um

[00:10:12] olhar de físico em cima desse problema, que foi uma coisa que aconteceu muito no século

[00:10:20] passado.

[00:10:21] E de qualquer maneira, qualquer coisa que a gente queira fazer, se a ciência está

[00:10:26] sendo desenvolvida nesses centros temáticos, os cientistas que a gente tem que formar de

[00:10:32] agora em diante tem que ser capaz de conversar, independente se são de formação fundamentalmente

[00:10:38] física, química ou informática ou biólogo, etc.

[00:10:44] Então certamente nós vamos ter que cruzar essas barreiras.

[00:10:47] Sim.

[00:10:48] Então cada vez a gente está interessado mais em problemas de complexidade, problemas

[00:10:54] que muitas vezes você não consegue reduzir para alguma coisa mais básica e esses problemas

[00:11:01] eles têm sinomologia própria e o que acontece nesses sistemas também precisa de conhecimento

[00:11:11] de biólogos, de físicos e também isso já está virando, até no nosso departamento

[00:11:17] a gente tem agora curso de engenharia física onde a gente também…

[00:11:23] Física fica mais aplicada à engenharia, tentar formar engenheiros talvez com base

[00:11:30] multimática, um pouquinho mais forte, que conseguimos resolver alguns problemas que

[00:11:35] não são problemas padrão.

[00:11:37] Física computacional também tem uma filosofia parecida.

[00:11:41] Eu vou interromper dizendo que esse é o Fronteiras da Ciência, a gente está discutindo física

[00:11:46] e biologia na física biológica, é isso?

[00:11:51] Sim, é parecido.

[00:11:52] Há alguns problemas de biologia que inspiram os físicos ao vicinário.

[00:11:55] O nosso site é o frontedasciência.urgs.br.

[00:11:59] Bom, eu vou só puxar um pouco, pegar no pé de vocês todos os físicos, qual é a contribuição

[00:12:09] que a biologia teria para a física, a gente está discutindo a contribuição que a física

[00:12:13] tem pela biologia.

[00:12:14] Bom, eu acho…

[00:12:15] Não, eu diria assim, não tem, por que não tem?

[00:12:18] Não, mas é claro que a biologia tem a biologia.

[00:12:21] Eu estou pensando assim, os biólogos estão lá estudando os sistemas deles, por exemplo,

[00:12:27] neurociência, típico sistema biológico, onde as pessoas fazem eletrofisiologia, estão

[00:12:32] lá trabalhando no seu sistema físico.

[00:12:33] Aí aparece um físico e diz, não, não, eu tenho uma coisa para dizer sobre esse cérebro

[00:12:37] aqui.

[00:12:38] Mas a gente não tem um físico nuclear lá no CERN quebrando partículas elementares

[00:12:45] e aparece um biólogo, não, não, eu tenho uma opinião sobre isso.

[00:12:48] Desculpe, mas eu vejo uma coisa que talvez não seja o que realmente está acontecendo

[00:12:55] agora, mas se eu for ver o grande picture, a grande imagem da coisa, eu acho que daria

[00:13:03] para enxergar.

[00:13:04] É assim, uma das coisas que, certamente, física gostaria de estudar é a evolução

[00:13:09] do universo.

[00:13:10] E a evolução do universo…

[00:13:12] Já estuda, possivelmente.

[00:13:13] Claro, é a evolução do universo.

[00:13:16] Eu vou pegar um exemplo um pouquinho menor, que seria a evolução da Terra.

[00:13:21] Certamente, se a Terra está passando por um processo que é completamente diferente

[00:13:27] do que seria se vida não houvesse.

[00:13:31] Então toda a evolução que a Terra, de repente até a evolução de uma civilização tecnológica

[00:13:40] e avançada tecnologicamente, mas atrasada eticamente, pode explodir e acabar e explodir

[00:13:46] esse planeta.

[00:13:47] Muito bem, essa evolução é completa, drasticamente diferente daquelas de ele continuar evoluindo

[00:13:54] como se fosse uma lua perdida num lugar que não tem.

[00:13:57] Então se eu quiser entender a evolução deste universo e a evolução das coisas que

[00:14:02] podem acontecer, eu certamente tenho que entender o empilhamento de complexidade e

[00:14:07] hierarquia de complexidades uma em cima da outra.

[00:14:10] E isso, essa visão cosmológica de todo o universo, certamente é uma ambição física.

[00:14:18] Sim, mas eu acho que a resposta para a minha pergunta era mais fácil.

[00:14:23] Como é que o Sheldon fala, o objeto de estudo do físico é todo o universo.

[00:14:28] Claro, é a natureza.

[00:14:29] E o objeto de estudo biólogo não é todo o universo, é só a vida no universo.

[00:14:34] Eu consigo imaginar, por exemplo, técnicas que foram desenvolvidas para estudar sistemas

[00:14:38] biológicos, desenvolvidas por biólogos, físicos, mas que primeiramente foram desenvolvidas

[00:14:44] para estudar esses sistemas e que depois possam ser usadas em sistemas químicos.

[00:14:48] Sim, o processamento de dados, basicamente, muitas vezes tu desenvolve isso numa área

[00:14:54] específica, como biologia, análise.

[00:14:58] Para que são os grandes temas de biologia que a física está sendo importante?

[00:15:04] Tem dois representantes, o Ian e a Rita.

[00:15:09] Para que a física é importante na biologia?

[00:15:12] É, na tua área.

[00:15:14] Tem vários processos, por exemplo, se as pessoas querem sintetizar algum tipo de droga

[00:15:20] para tratar qualquer que seja doença.

[00:15:25] Nesses casos, muitas vezes, tu tem que entender que é um problema biológico, mas também

[00:15:32] um problema de física, porque interações de várias moléculas, por exemplo, fármacos,

[00:15:39] como que estes fármacos vão interagir com proteínas ou com canais iônicos, que são

[00:15:44] basicamente proteínas embutidos em membranas.

[00:15:47] Tu está pensando, por exemplo, em pegar uma droga e tu tem um tumor e tu levar essa droga

[00:15:52] até se matar a pessoa.

[00:15:55] Ou até ver que tu quer sintetizar uma droga que vai prevenir que canal iônico fecha,

[00:16:02] ou faz que canal iônico fecha, então essa droga tem que se encaixar perfeitamente no

[00:16:08] lugar certo.

[00:16:09] Quais são os processos, por que essa droga vai ficar adsorbida nesse canal iônico, que

[00:16:16] vai fazer interagir?

[00:16:18] São processos realmente físicos, entre teorias, eletromagnética, basicamente, que a gente

[00:16:25] tem cargas nestes moléculas, tem interações de água com fármaco, água que interage

[00:16:31] com canais iônicos, água que interage com proteínas, todas estas coisas são realmente

[00:16:37] processos físicos, então, muitas vezes a gente tem que resolver equações de física

[00:16:43] para guiar tipo de síntese, que é químico, o biólogo vai fazer para sintetizar molécula

[00:16:50] específica.

[00:16:51] Isso aí é um dos problemas, mas existem outros problemas da própria, em princípio,

[00:17:01] o conteúdo de DNA de cada célula de um mesmo organismo é muito parecido se não idêntico,

[00:17:08] pode ter algumas mudanças por causa dessas mudanças.

[00:17:10] A importância da física é mais no nível da biologia molecular, é isso que vocês

[00:17:18] estão dizendo?

[00:17:19] Eu acho, ou para também analisar processamento de dados, que acho que é outra área que física

[00:17:25] é muito forte.

[00:17:26] Claro, para toda genômica proteômica aqui.

[00:17:31] O que é genômica e proteômica?

[00:17:32] Pois é, então, desde que se conseguiu sequenciar o genoma de vários organismos, né?

[00:17:38] Talvez interromper e, de novo, falar que pessoas que são responsáveis pela descoberta

[00:17:44] de DNA, que DNA é uma molécula, uma era biólogo, o Watson, e o outro era um físico,

[00:17:51] que é Crick.

[00:17:52] Então, já existia, nos anos 50, já existia essa interação entre biólogos que se mostrou

[00:17:58] numa descoberta mais importante do século.

[00:18:01] E, certamente, quer dizer, já que a vida tem uma base bioquímica bem definida, os

[00:18:10] processos e as cascatas das reações bioquímicas que vão estar acontecendo dentro da célula,

[00:18:16] que é o processo de vida, certamente vai ter que ser explicado via fenômenos físicos,

[00:18:24] mecânica quântica, difusão, carregar, carga elétrica.

[00:18:28] Por exemplo, dentro de uma mesa pessoa, tu tem célula de pele, célula de fígado,

[00:18:35] e elas, no entanto, produzem proteínas diferentes, o que fazem com que essas células sejam diferentes.

[00:18:41] Para ter essa produção diferente, essa fita, que é o DNA, cheia de cargas, precisa se

[00:18:47] dobrar de maneira diferente.

[00:18:49] E esse dobramento do DNA, tu só entende resolvendo um problema que o Ian sabe fazer,

[00:18:56] que é líquidos iônicos e coisas carregadas valendo.

[00:19:00] Mas, além disso, tem a própria filosofia de tentar entender e fazer a regra por detrás

[00:19:07] de uma quantidade absurda de dados.

[00:19:11] Quando a gente vai tentar trabalhar com os dados que se tem de quais são as proteínas

[00:19:15] e quais são as interações entre proteínas que estão dentro de uma célula, que são

[00:19:18] realmente muito grandes, e isso daí os físicos, através de ajuda de bioinformatas e trabalhando

[00:19:26] muito em conjunto com bioquímicos, etc., tem muita contribuição a dar.

[00:19:31] Sim, até eu estou me lembrando que um dia desses eu vi no rádio um comentário sobre

[00:19:37] o que se achou foi um quase fracasso, pelo menos um fracasso de uma expectativa.

[00:19:46] e disse assim, poxa, quando se conseguisse codificar o DNA, não codificar, decodificar

[00:19:55] o DNA, não sei se chama isso de codificar…

[00:19:57] Sequencial.

[00:19:58] Sequencial.

[00:19:59] Então, quando se conseguisse sequencial o genoma humano, aí a gente teria tudo e pronto,

[00:20:05] terminou.

[00:20:06] Como se fosse o final dessa aventura científica, era saber o que tinha no DNA humano.

[00:20:16] E aí a pessoa fez o comentário, não, pois é, e aí se conseguiu sequenciar até em tempo

[00:20:20] recorde, mas não aconteceu nada, e até, eu não sei se comentei contigo, com o Jefferson,

[00:20:29] a pessoa até no rádio disse assim, por enquanto não se consegue nada aplicado com medicina

[00:20:34] não sei o que, só se faz ciência com isso, ou seja, ciência é como se fosse alguma

[00:20:41] coisa tipo arte, de letra, de pintura, não se faz nada para medicina, só se faz ciência

[00:20:48] com isso.

[00:20:49] Mas então é isso que tu tava falando, né?

[00:20:50] É, a decodificação do DNA é equivalente a tu ter descoberto um monte de papiros com

[00:20:56] hieróglifos lá, então tu pode recopiar…

[00:20:59] É que pra mim ter que codificar e saber o que tá escrito, o que a gente pensa agora

[00:21:03] foi sequenciar.

[00:21:04] Tem que separar em higiénias depois, a gente tem que ver como eles estão produzindo proteínas

[00:21:11] e controlam, controlam a expressão de outras higiénias, é muito, é um sistema que é

[00:21:17] altamente complicado, é por isso que talvez precisa de métodos novos, porque isso é

[00:21:24] o que pessoas de física e de informática podem trazer para essas áreas da análise

[00:21:29] de dados complicados.

[00:21:30] Não é como um livro onde tu começa na primeira palavra e vai absorvendo a informação

[00:21:34] linha por linha.

[00:21:36] O DNA, embora ele seja uma careia linear de nucleotídeos ali, a informação não é obtida

[00:21:44] linear.

[00:21:45] É um programa.

[00:21:46] E mais, tem mais coisa, não dá pra entender nada que for vida se não for a luz da evolução,

[00:21:54] porque o desenho da vida, a seleção natural, os organismos que a gente tem, é muito burro,

[00:22:01] porque ele é na tentativa e erro, tenta, erra, tenta, erra, tenta, erra, acertei, acertei.

[00:22:06] Então o livro é mal escrito.

[00:22:08] É mal escrito, o desenho não é inteligente, é um desenho muito burro, e fazer uma engenharia

[00:22:15] reversa de um desenho que é burro, que tem as suas razões de estar lá, tem certos mecanismos

[00:22:21] que estão lá, não porque é o mais eficiente, mas é porque o historicamente possível,

[00:22:27] isso daí é muito difícil, porque tu sempre tem que entender qual foi a história antes.

[00:22:32] Quando eu vou olhar pra dois mecanismos de um relógio que tem duas lá engrenagens e

[00:22:38] que uma tem o tamanho de dente e outra tem o tamanho de dente, basta botar as duas juntas

[00:22:42] que tu vê que é a solução ótima e tu vê que claro, algum inteligente esteve lá.

[00:22:47] Mas se a gente olhar, como a gente tem olhado pros sistemas bioquímicos, claro, tem uns

[00:22:52] muito ajeitados, mas haveria maneiras mais inteligentes de fazê-lo, só que não seriam

[00:22:58] tão adaptadas, não seriam tão adaptáveis pro futuro, etc. Bom, tem redundâncias, enfim.

[00:23:04] Tem contingência histórica, né?

[00:23:06] São contingências históricas, ou seja, e sem entender as contingências históricas

[00:23:10] tu não consegue entender e às vezes tu não sabe delas, então é um sistema complicado

[00:23:16] de tu fazer engenharia reversa, né, que é o que a gente está tentando fazer com todo

[00:23:19] o universo, na realidade, né?

[00:23:22] Sim, mas esse empreendimento aí da bioinformática está cada vez sendo mais importante, né?

[00:23:28] Até o Ianto tinha falado áreas, a computação também é uma área que está entrando, né,

[00:23:32] que é muito importante, porque eles sabem como organizar dados.

[00:23:36] Por isso que física, química, ideologia, informática, matemática, está todo mundo

[00:23:41] junto na EMI Informática.

[00:23:43] E não tem muita chance, eu fico pensando assim, não tem muita chance, na minha experiência

[00:23:48] não tem muita chance da gente ter essas leis bonitinhas, né, como a gente falou, tu tem

[00:23:55] as leis de Newton, as leis de…

[00:23:58] A universalidade em sistemas biológicos é mais fraca, o que a gente aprende é que quando

[00:24:05] a gente descobre que tem um processo que serve pra função X e aí tem um outro possível

[00:24:10] processo que serve pra função X também, né, são processos concorrentes que fazem

[00:24:15] mais ou menos a mesma função.

[00:24:16] Normalmente a gente acha no sistema biológico que os dois estão funcionando.

[00:24:21] Não, três, tem um que tu não sabe.

[00:24:23] Tem um que eu não sei, mas é sempre assim, não é assim, ah não, a natureza escolheu

[00:24:27] o melhor.

[00:24:28] Não, a natureza botou os dois lá.

[00:24:30] Eu acho que é como se a natureza, e eu acho que essa analogia é bem forte, é como encher

[00:24:40] um vaso, um recipiente de água.

[00:24:44] Qualquer furo que tiver, a água vai sair, né, então se tiver vários caminhos da água,

[00:24:51] né, a água acha todos os caminhos.

[00:24:54] E eu acho que porque a seleção natural, ela demora tanto tempo pra acontecer e são

[00:25:00] tantos eventos tentando, que todas as possibilidades são tentadas e as possíveis são experimentadas.

[00:25:07] E até elas convivem juntos, né.

[00:25:08] Como os vários caminhos de um curso de água, ou de uma, sei lá, de uma água sendo filtrada

[00:25:16] por uma pedra porosa, todos os caminhos são tentados e são igualmente preenchidos, né.

[00:25:25] Então eu acho que a vida vai por aí.

[00:25:26] Esse é o programa Fronteiros da Ciência, a gente está discutindo física e biologia,

[00:25:31] ou física biológica, e o nosso site é o frontedaciencia.urgs.ber.

[00:25:37] Considerações finais?

[00:25:39] Acho que a interação entre física e biologia e outras áreas que foi reforçada no século

[00:25:47] passado, né, ela deu uma nova energia pra essas áreas, acho que é muito interessante

[00:25:54] quando tu coloca alguma coisa nova, quando tu consegue aplicar uma técnica que foi desenvolvida

[00:25:59] pensando num problema completamente diferente.

[00:26:01] Tu traz essa técnica pra um problema que estava ali parado, tu vai descobrir muita

[00:26:09] coisa interessante.

[00:26:10] Então acho que essa tendência que a gente tem agora de misturar técnicas de várias

[00:26:13] áreas pra estudar novos e antigos problemas, isso vai trazer coisas muito interessantes

[00:26:19] nos próximos anos.

[00:26:21] Eu acho que o fato da física e da biologia, bom, vamos dizer assim, esse ataque usando

[00:26:29] todos os métodos possíveis, inclusive deles de física também, pros problemas biológicos

[00:26:35] e usando matemática e formalização da ciência, aliado ao fato de que é um problema que pode

[00:26:45] resolver angústias humanas, como envelhecimento, saúde, produção de alimentos sem matar

[00:26:53] o animal, o transplante, sei lá, tanta coisa que está acontecendo, vai canalizar não

[00:27:02] só boas mentes pra esse estado, pra esse lado, né, portanto as pessoas estão desafiadas

[00:27:11] por esse problema que a gente pode resolver e que se torna de alguma maneira talvez viável

[00:27:17] de ser resolvido, como a quantidade de dinheiro que vai ser colocada na resolução desses

[00:27:22] problemas tem sido desproporcional até a outras coisas, porque a quantidade de dinheiro

[00:27:30] que qualquer sistema de saúde de pesquisa de um país desenvolvido é astronômico perto

[00:27:36] até de dinheiro que se bota em nanotecnologia, por exemplo, né, então essas coisas vão

[00:27:42] acontecer e são impressionantes.

[00:27:45] Bom, acho que só enfatizar que agora nós temos vários cursos que são designados especificamente

[00:27:56] para a disciplinariedade, para os alunos novos que vão estar entrando, acho que eles têm

[00:28:03] estes caminhos novos que estão sendo abertos, que eles podem aprender várias técnicas

[00:28:09] até o momento que depois eles vão decidir qual direção que eles vão escolher, o importante

[00:28:15] é ter uma base sólida em física, em matemática, em computação e biologia, aí depois eles

[00:28:25] podem escolher qualquer direção que eles vão conseguir.

[00:28:27] É, eu gosto da ideia de, já em graduação, de botar essas disciplinas juntas, né, para

[00:28:33] que o aluno com um cérebro novo e não tão conduído como lá.

[00:28:37] Mas isso que está faltando aqui no Brasil, por exemplo, nos Estados Unidos, muito vezes

[00:28:43] quando tu entra na universidade tu faz curso de biologia, de química, e aqui muito vezes

[00:28:50] tu não faz, tu começa a especialização muito cedo.

[00:28:53] Os currículos aqui são mais rígidos.

[00:28:54] Não, e as vezes nem deixam mesmo que o rapaz ou a moça queiram a disciplina própria.

[00:28:59] É, aqui na Lourdes tem duas, eu acho que tem dois cursos novos que são interessantes,

[00:29:04] que é o biomedicina e o biotecnologia, que eles tendem a ser mais intermediários, mais

[00:29:10] interdisciplinais.

[00:29:11] Eu acho que isso é futuro.

[00:29:12] A própria física computacional também.

[00:29:13] Não, a física computacional, mas eu não queria puxar a brasa para o meu departamento.

[00:29:19] Bom, esse foi o programa Fronteiras da Ciência, hoje a gente discutiu a física biológica

[00:29:25] e estiveram aqui com a gente a professora Rita de Almeida, o professor Ian Levin, o professor

[00:29:30] Jefferson Aranzon e eu Marco de Arte do Departamento de Física da Lourdes.

[00:30:00] Obrigado.

[00:30:01] Obrigado.

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