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terça-feira, 20 de dezembro de 2016

Um canto de Natal: o menor receptor de rádio do mundo?

O Havard Gazette chamou de "menor rádio do mundo". O que provavelmente é um exagero, já que envolve todos os aparatos para lasers. A NPR, que se trata do "menor receptor de rádio" do mundo. Pode ser que não seja bem assim, já que o receptor é formado por um cristal de diamante de tamanho não especificado. A Science fala que o receptor tem o tamanho de apenas dois átomos, o que não é correto. Embora cada centro ativo do receptor - área que efetivamente atua na recepção do sinal de rádio - seja composto por um átomo de nitrogênio e um espaço vazio (centro NV) na rede cristalina do diamante - o experimento envolveu a estimulação de vários centros ao mesmo tempo.

O raio de laser verde, que dá energia aos centros fazendo com que seus elétrons fiquem em um estado excitado (de energia mais alta), tem um diâmetro de 200 μm. Como a densidade de centros era de 1,2 ppm, em 1 cm3 do diamante, havia 1,8.10^17 centros - mais de 565.000 por cm linear, 56,5 centros por μm linear: mais de 3.500.000 centros estimulados por camada atingida pelo laser (não sei qual a espessura do diamante atravessada pelo laser).

Mas os princípios envolvidos são interessantes: o laser verde estimula os elétrons do centro que respondem ao sinal de rádio emitido e liberam a energia na forma de luz vermelha, que é captada por um diodo que converte o sinal luminoso em variação de corrente elétrica - e os fones ou alto-falantes convertem o sinal elétrico em variação de pressão do ar: o som. A engenharia envolvida é espantosa. E o potencial de aplicação é promissor: receptores comerciais têm uma temperatura máxima de operação por volta de 85°C; o receptor de diamante com centros NV consegue operar a temperaturas de 350°C (e imensa pressão). A possibilidade de se permitir a comunicação com sondas em ambientes inóspitos é aventada pelos autores em entrevistas.

Bem, abaixo pode-se ouvir o sinal captado pelo receptor.


Shao, L. et al. 2006. Diamond Radio Receiver: Nitrogen-Vacancy Centers as Fluorescent Transducers of Microwave Signals. Phys. Rev. Applied 6, 064008.

domingo, 11 de dezembro de 2016

Cesarianas estão aumentando a cabeça dos bebês? Não tão simples assim.

O Pirula já comentou (e claro que recomendo que assistam ao vídeo antes) a respeito do estudo e a repercussão na imprensa e nas mídias sociais do estudo de Mitteroecker et al. 2016 com um modelo matemático do efeito do aumento das operações cesarianas sofre a frequência da desproporção cefalopélvico (CPD - basicamente quando a cabeça do feto é maior do que a abertura do canal de parto da mãe).

Embora a lógica por trás seja simples: o tamanho que o canal do parto tem é limitado (os autores do estudo contestam que a limitação seja por razões biomecânicas relacionadas à locomoção, mas não apresentam uma hipótese alternativa); ao mesmo tempo, quanto maior o tamanho do bebê (e, assim, maior o tamanho de sua cabeça) maior seria a vantagem reprodutiva: bebês maiores, de modo geral, seriam mais capazes de sobreviver aos primeiros anos e, assim, com a introdução da cesariana, uma barreira seletiva seria removida ou amenizada, permitindo a propagação de genes relacionados com maiores tamanhos de bebês -, na realidade, há uma série de outros fatores que podem complicar as coisas e limitar a aplicabilidade do modelo apresentado no trabalho. P.e. condições como obesidade materna e diabetes estão correlacionadas com um maior tamanho fetal - e isso não é discutido pelos autores.

Os pesquisadores concluem que, pelo modelo, a introdução da cesariana seria o suficiente para explicar a ocorrência da CPD ("[W]e show that weak directional selection for a large neonate, a narrow pelvic canal, or both is sufficient to account for the considerable incidence of fetopelvic disproportion") já que, em apenas duas gerações (cerca de 50 anos), o relaxamento da seleção contra fetos maiores aumentaria a incidência da CPD em 10 a 20%. Mas não se dão ao trabalho de analisar se tal aumento realmente é observado na população.

Não encontrei nenhum banco de dados com informações coligidas e curadas sobre as taxas de CPD nos países em diferentes anos. Busquei então no Google Scholar trabalhos com a expressão "cephalopelvic disproportion". O levantamento está disponível aqui.

Na Fig. 1 estão dispostos os dados sobre a frequência de CPD em diferentes países ao longo do tempo. Parece haver alguma base para a suposição de que há uma tendência de aumento da desproporção.

Figura 1. Tendência temporal de CPD (desproporção cefalopélvica) em diferentes países.

Mas será que isso mostra que a conclusão Mitteroecker e cols. de que a fraca seleção a favor de neonatos grandes é o suficiente para explicar a taxa de CPD?

Na Fig. 2 é mostrada a relação entre a variação temporal da taxa de cesarianas nos países e a variação no mesmo período da CPD.

Figura 2. Relação entre variação da taxa de cesarianas (CS) e de CPD.

A variação na taxa de cesariana (portanto aumento ou relaxamento do regime seletivo contra fetos grandes) é capaz de explicar pouco mais de 30% da variância da CPD nos países ao longo do tempo. Então, embora o aumento da proporção de partos abdominais tenha alguma correlação com o aumento da frequência de fetos desproporcionalmente maiores, essa correlação não é particularmente alta: outros fatores - tais como os mencionados acima: aumento da obesidade e da diabetes - precisam ser considerados (e, no conjunto, com peso maior do que apenas a seleção para fetos maiores). (Claro que se deve levar em conta que essa correlação baseia-se em dados de apenas 10 países, havendo grande diversidade de valores das taxas de cesariana e das condições de sua prescrição por fatores como se se trata de hospitais públicos, privados ou samaritanos, de acordo com a região do país, idade, peso e estatura da parturiente, etc.)

quinta-feira, 1 de dezembro de 2016

Desmatamento na Amazônia aumentou 29% em 2016. O que isso quer dizer?

Agora, provavelmente, que estamos sob um novo regime de tendência de aumento do desmatamento da floresta Amazônica - a estimativa do Prodes para 2016 é de uma perda de 7.089 km2. Em 2013, o aumento havia sido de 28%, mas ainda estava dentro da flutuação normal da taxa de derrubada do bioma (Fig. 1). Mas agora a área desmatada está acima dessa flutuação, para alfa=0,0125 - tomei o valor de 1/4 de 5% por haver feito quatro comparações (o dado de 2016 contra os dados de 2003 a 2012 e contra os dados de 2003 a 2014 e o mesmo com o dado de 2015) (Fig. 2; teste t Student: p[2003-2012]=0,002035, p[2003-2014]=0,005131).

Figura 1. Curva de regressão exponencial para variação do desmatamento amazônico de 2003 a 2013.

Figura 2. Curvas de ajuste de regressão exponencial para variação do desmatamento amazônico de 2003 a 2016. Em laranja, curva de ajuste com base nos dados de 2003 a 2012; em roxo, base nos dados de 2003 a 2014. Fonte: Prodes.

Para o valor de 2015 o desvio ainda não é significativo a alfa=0,0125 (teste-t Student: p[2003-12]=-0,024308, p[2003-14]=0,029571).

Embora somente em 2016 o desvio tenha sido significativo, o ponto de inflexão parece ser anterior. Fazendo um ajuste polinomial dos dados de 2003 a 2016, obtemos uma equação do segundo grau de: 238,620192307692. x2 - 960.560,996840659 + 966.685.115,133791 (r2=0,9485657024593782); cujo vértice é 23/9/2012 com 5.158,45 km2/ano (Fig. 3).

Figura 3. Ajuste polinomial de segundo grau dos dados de desmatamento da Amazônia Legal. Fonte: Prodes.

É mais do que tentador associar esse ponto à entrada em vigor do Novo Código Florestal em 25/mai/2012 - não apenas pela coincidência temporal, mas também (e sobretudo) pelo mecanismo lógico da menor proteção ambiental introduzida com as modificações em relação ao Código Florestal até então vigente.

Upideite(02/dez/2016): Alternativamente ao ajuste polinomial, podemos usar uma regressão segmentada e encontrar o ponto de quebra. Transformando os valores da área desmatada em ln, obtemos o gráfico da figura 4.

Figura 4. Regressão segmentada - desmatamento em logaritmo neperiano.

O intercepto corresponde a 17/mar/2012 e a taxa de desmatamento: 4.705 km2/ano. Também em algum ponto de 2012 durante ou depois das discussões que levaram à aprovação das alterações dos mecanismos de proteção da cobertura vegetal.

Upideite(02/dez/2016): Veja também:
Maurício Tuffani/Direto da Ciência (02/dez/2016): "Brasil já perdeu 19,5% da Floresta Amazônica, área igual a meio Amazonas"

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