Forrobodó Universitário: a polêmica do RUF

"To say that dinosaur classification is contentious is like saying that the Atlantic Ocean is a bit damp. The number of different dinosaur classifications operational at any time can be described by the formula

C = (N + A) - 1

where C is the number of classifications, A is the number of amateur paleontologists, and N is the number of dinosaur paleontologists. The '-1' represents the true classification, which we shall never know (part of Durham's law)." (p. 62)

Farlow, J.O. & Brett-Suman, M.K. (eds.) 1997. The Complete Dinosaur. Indiana University Press. 752 pp.

Não falamos aqui de dinossauros (apesar da opinião eventualmente em contrário de alguns), mas de universidades - instituições surgidas entre o fim do século 9 e começo do 10, algumas das pioneiras resistem até hoje (como a Universidade de Al-Azhar, fundada no Cairo em cerca de 970) - e classificações ou rankings.

Já oO hábito de classificação certamente precede em muito as primeiras universidades. Junte a necessidade de categorização dos objetos (como por exemplo, coisas que se pode comer e coisas que não se pode), a necessidade de quantificação (quanto de alimentos foi produzido nesta safra, será o suficiente para sustentar a população?) e o hábito competitivo (razão da existência de tantos esportes) e, presto, eis os rankings: listas ordenadas de acordo com alguma qualidade (normalmente por diferenças quantitativas).

Os rankings invariavelmente vêm acompanhados de polêmicas e contestações. Em boa parte porque a criação de rankings é motivada justamente pela existência de divergência de opiniões sobre quem (ou o quê) é melhor do que quem (ou o quê) - naturalmente o resultado final irá frustrar expectativas.

Então todo ranking é inútil no fim das contas? Não exageremos. Eles são úteis na medida em que deixam suas metodologias transparentes - quem contesta poderá apontar mais objetivamente (ou menos subjetivamente) os pontos de divergência e ainda poderá tentar reproduzir o processo (ou introduzir-lhe modificações) e verificar se resultados similares são obtidos (ou mais próximo do que se esperava). Então qualquer ranking é útil? Não exageremos tampouco por este extremo. Há metodologias inadequadas para os objetivos pretendidos: entrevistar as pessoas em um show promovido pela Gaviões da Fiel para saber qual o time do coração não irá revelar muita coisa sobre qual o clube de preferência dos paulistanos em geral - para um caso menos caricatural, enquetes feitas por internet não têm validade de amostragem estatisticamente justificada para representar, digamos, a população de um país.

A quizila e quizumba da vez é o resultado do Ranking Universitário Folha. Menos no aspecto geral - que bate com o amplo consenso que as IES públicas são, em geral, muito melhores do que as congêneres privadas - do que em alguns detalhes. Um em específico. A avaliação da Unicamp no quesito 'mercado', em comparação, por exemplo, com a Unip. Leandro Tessler, em seu Cultura Científica, explicitou sua divergência. Outros, como o Dr. Tufi Soares, creem que deva haver alteração no modo de avaliação do quesito 'ensino'.

É possível que seja necessário algum refinamento na metodologia - o que, em geral, implica em custos aumentados na obtenção dos resultados; porém, não me parece que seja o caso de explodir ou implodir o RUF.

Não encontrei detalhes da validação da metodologia adotada pela Folha. Mas podemos fazer algumas análises de correlação de parâmetros - os usados pela própria Folha e outros obtidos de modo independente.

Tessler questiona: "No entanto, entre as 40 primeiras segundo a Avaliação do Mercado 10 receberam ZERO em Avaliação do Ensino. É razoável supor que o 'mercado' privilegie universidades com um ensino tão mal avaliado? Haveria uma máfia de responsáveis por recursos humanos que de propósito privilegiaria egressos de certas escolas, ainda que de qualidade inferior?"

Há que se observar que o grupo que avaliou o fator 'mercado' (profissionais de RH) é diferente do que avaliou o fator 'ensino' (cientistas de maior produtividade). Os critérios de cada grupo tendem a ser distintos: o segundo grupo tenderá a avaliar a questão do ponto de vista de formação do profissional voltado para a pesquisa; o primeiro grupo, de profissionais voltados para o mercado. Isso invalida a metodologia? Creio que não. Até porque, na verdade, apesar das divergências de critérios (subjetivos dos avaliadores), na *média*, há convergência da avaliação (Fig. 1).*

Figura 1. Correlação entre médias de notas de avaliação do ensino e de avaliação de mercado no RUF. Barra: desvio padrão. Fonte: Folha.

Os avaliadores da qualidade de educação foram rigorosos atribuindo notas 0 para 142 instituições analisadas: 74,35%. Não é de se espantar que entre as 40 mais bem avaliadas pelo mercado haja uma parte com notas 0: 16/40 = 40% (bem menos do que no geral, como não é tampouco de se espantar).

Considerando-se um critério independente de avaliação da qualidade de ensino - a média dos Conceitos Preliminares de Curso no Enade 2010 - também temos uma correlação razoável com a avaliação do critério 'mercado' no RUF (Fig. 2).**

Figura 2. Correlação entre médias de CPC - Enade 2010 - e avaliação do mercado pelo RUF 2012. Fontes: Folha e Inep.

Os rankings internacionais que inspiraram a metodologia adotada no RUF tampouco são livres de polêmicas.

A minha visão é que se deve ter uma leitura menos a ferro e a fogo dos rankings. Nenhum (ou quase nenhum) traz, por exemplo, valores de desvio padrão das medidas adotadas. Como a teoria do erro nos garante (e a prática mais ainda), toda medida importa algum erro. Então se se está em 2o ou 5o lugar - ainda mais com um diferença de apenas 5,48 pontos em 100 possíveis (sendo o desvio padrão de 20,99 - atenção: como os valores não têm distribuição normal [vide abaixo], não são aplicáveis boa parte dos testes estatísticos para se avaliar as diferenças***) - não quer dizer que haja realmente uma diferença significativa entre as IES. Desse modo, avaliação de medidas individuais - como se esta ou aquela universidade está nesta ou naquela posição - são menos informativas. Análises menos problemáticas são avaliação em relação a *grupos*: como privadas vs. públicas (24,47±15,01 vs. 42,02±23,36), do Sudeste vs. de outras regiões (33,62±23,62 vs. 33,84±20,27); ou um exame de séries históricas - no caso do RUF, obviamente isso ainda não é possível. Para avaliação de IES individuais convém também comparar entre os diferentes rankings.

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As notas não estão calibradas de modo a se obter uma distribuição normal (Fig. 3)

Figura 3. Distribuição das classes de notas do RUF. (Teste Shapiro-Wilk, W = 0,955, p < 0,001.) Folha.

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Não há necessidade de que notas tenham uma distribuição normal, mas isso permitiria algumas análises estatísticas interessantes - como a mencionada análise estatística da significância das diferenças das notas***.

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Confesso que tenho uma certa coceira de criar um ranking de rankings - classificados, por exemplo, pelo número de citações em certos tipos de documentos.

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*Obs. Listando-se pela classificação geral RUF e fazendo-se a média de grupos de 10 em 10 para as notas de critérios de ensino e mercado. Menos para o último grupo, com 11 elementos - os últimos do ranking.

**Obs2. As IES foram listadas por ordem crescente dos valores de CPCs e foram tomadas as médias em grupos de 10 e 10 instituições. Exceto o grupo de 6 mais bem avaliadas pelo critério de CPC.

Abaixo relacionarei postagens de blogues analisando o RUF (se souberem de outros, por favor, avisem-me nos comentários):

Cultura Científica: Como uma metodologia errada conduz a resultados equivocados: o RUF da Folha de São Paulo

Cidadania&Cultura: Mercado, Você Não Gosta de Mim, Mas Sua Filha Gosta!

Aula de Sociologia: Questionamentos ao “Ranking Universitário Folha”*

Devaneios Docentes: Ranking Universitário
Hum Historiador: Rankings universitários e sua manipulação para fins propagandísticos
Arcos (Henrique Araújo Costa): Sobre o ranking de universidades da Folha
Observatório da Imprensa (Sylvia Moretzsohn): Sobre universidades, campeonatos e reportagem
Observatório da Imprensa (João de Abreu): Celebração da pesquisa a quilo

Upideite(08/set/2012): Por sugestão do Prof. Tessler nos comentários, fiz um exame um pouco mais detido (mas ainda assim um tanto superficial), da componente 'ensino'. De fato, a componente 'ensino' do RUF não apresentou correlação maior com o CPC do Enade. Mas, ao contrário do suposto, parece não se dever ao fato do CPC ser influenciado pelo fator pesquisa, e, sim, pelo fator *'ensino' do RUF* estar mais correlacionado a questões referentes à pesquisa e menos ao ensino em si.

Na Fig. 4, correlação entre as notas de ensino atribuídas pelo painel de pesquisadores consultados pelo RUF e componentes do Enade. As instituições foram ordenadas de acordo com a nota de critério 'ensino' do RUF e tomada as médias dos valores das componentes. A classe de média 0 de 'ensino' contém 130 IES, a classe de média mais alta, 8 IES; as demais classes são formadas por 10 IES.

Figura 4. Correlação entre notas de 'ensino' do RUF e algumas componentes do Enade 2010. Eixo horizontal: média de nota de 'ensino RUF', vertical, valores das componentes do Enade. Fontes: Folha e Inep.

Há alguma correlação entre o 'ensino' do RUF e elementos como proporção de mestres e doutores e a nota de regime de dedicação exclusiva avaliados pelo Inep. Mas não em relação ao desempenho dos alunos (nota dos ingressantes, dos concluintes, diferença de desempenho), infraestrutura e componente pedagógico. Aparentemente, a nota dada pelo painel de especialistas no critério 'ensino' reflete mais a qualidade do corpo docente do que outros fatores relacionados à qualidade do ensino.

Um ponto que sugeriria para análise mais detida na metodologia do RUF seria justamente essa componente 'ensino'.

Não está mostrada na figura, mas há alguma correlação entre a componente 'ensino' e as componentes 'pesquisa' e 'inovação' - o que não é de todo surpreendente. Não por outra coisa, a componente 'pesquisa' foi avaliado pelo mesmo painel e inovação está bastante ligada à pesquisa (de fato, a correlação é quase 100% - Fig. 5 - que, no fundo, o critério 'inovação' é redundante ao de 'pesquisa').

Uma sugestão que faço é uma análise de correlação multifatorial para a determinação dos pesos dos componentes para evitar a redundância.

Figura 5. Correlação das componentes 'pesquisa' e 'inovação' do RUF. Fonte: Folha.

***Upideite(09/set/2012): adido a esta data.

Especulando: Conceptoma Funcional

Nos últimos 10 anos - ou um pouco mais - parece ter explodido a área de análise de redes (o número de artigos publicados anualmente praticamente triplicou na primeira década do milênio) - embora a análise de redes sociais tenha mais de 80 anos (sim, existem antes mesmo das chamadas mídias sociais: como orkut, facebook, twitter, instragram, flickr, youtube, etc. - as redes sociais são redes de interação entre pessoas independente dos meios em que se dá tal interação: pode ser no trabalho, na escola, por email, por nome, ou simplesmente por conhecidos de conhecidos - o que gerou a hipótese do mundo pequeno).

A análise de redes vai além de como pessoas estão conectadas. Pode usar as mesmas ferramentas teóricas para estudar as relações entre países (comerciais, políticas, militares, esportivas, etc.), cidades, objetos (como redes de computadores) e até entidades abstratas como palavras e conceitos.

Na sociologia das ciências, um estudo frequente é a análise de redes formadas por coautorias. Com isso é possível, p.e., investigarem-se as relações entre as diferentes áreas (Figura 1). Ou a colaboração entre centros de pesquisa de diferentes partes do mundo (Figura 2).

Figura 1. Redes de coautorias por área em trabalhos científicos. Fonte: Newman 2004.

Figura 2. Mapa de colaborações internacionais em trabalhos científicos. Fonte: Beaucheusne 2011.

Há, ainda, estudos de coocorrência de termos nos artigos científicos.

Mas, pelo menos enquanto a web semântica não se torna uma realidade, um tipo de investigação deve permanecer bastante restrita: o mapeamento amplo das relações de hipóteses científicas - não como simples coocorrência, e, sim, como relação de dependência conceitual. Por exemplo, o conceito de "estratégia evolutivamente estável" depende de conceitos como "estratégia evolutiva", "evolução", "estabilidade evolutiva", "teoria dos jogos" - mesmo que esses termos não sejam utilizados diretamente no mesmo artigo.

Seria não simplesmente um mapa conceitual com indicação da implicação de um conceito sobre o outro. Tal mapeamento permitiria descobrirem-se premissas ocultas nos testes de certas hipóteses. Isso porque nenhuma hipótese é testada isoladamente. E, valendo-se de análises como a bayesiana, poderíamos testar a robustez das hipóteses considerando-se todo o conjunto de dados disponíveis na literatura (ou pelo menos na literatura analisada), mesmo de modo indireto. Isso pelo fato de um teste de hipótese típico depender da assunção apriorística da validade das premissas de apoio - ocultas ou declaradas (como da própria validade da ferramenta estatística utilizada): então, na verdade, quando se diz que há apenas 5% de chance de os resultados obtidos deverem-se unicamente dao acaso, está a se dizer que há apenas 5% de chance de os os resultados obtidos deverem-se unicamente  dao acaso *se* as hipóteses assumidas (como os aparelhos estarem devidamente calibrados, ou as leis da mecânica serem aproximações boas o suficiente) estiverem corretas.

Assim poderíamos analisar a probabilidade de correção da hipótese frente a todos os dados disponíveis - provavelmente bem menor do que a probabilidade que seria atribuída por qualquer estudo isolado - e verificar qual o ponto fraco que precisaria ser mais bem estudado.

Entre as dificuldades que devem surgir, além do levantamento do material primário, pode estar o processo de análise estatística: o mapa deve ter um aspecto reticulado, com alguns conceitos sendo influenciados pelos conceitos sobre os quais exercem influência (ou seja, em muitos casos, a análise deve cair em um loop - se houver convergência não há problemas, mas, do contrário, o tratamento dos dados pode ser bem problemático, se não impossível); um problema enfrentado por grafos abertos similares às árvores filogenéticas é a explosão de topologias alternativas conforme mais terminais são acrescidos, algo similar, ou até idêntico, pode ocorrer.

Porém, o resultado seria nada menos do que o desenho - ainda que grosseiro - do edifício teórico de todos os ramos científicos incluídos. Que aspecto teria? Um elegante ou um labirinto quase incompreensível? Um robusto e sólido ou um frágil? O esquema física->química->biologia->psicologia estaria ali ou seria desmistificado?

Jogo dos erros 6

Não sei se podemos chamar de "virada de tempo", mas há uma certa coincidência temporal em que a Folha de São Paulo tenha intensificado o espaço para os negacionistas climáticos e demitido o jornalista Claudio Angelo (melhor para o Scienceblogs, que agora conta com o texto acurado, apurado e afiado do brasiliense). O que esses fatos significam só os tempos (cronológico e meteorológico) poderão dizer.

De todo modo, Molion emplacou mais um texto no jornal paulista (reproduzido no Quiprona, de Roberto Berlinck). Torno a dizer que respeito a produção científica do pesquisador no que se refere à meteorologia, mas discordo de muitas coisas que ele diz, sobretudo em seu posicionamento de negação do aquecimento global.

Um resfriamento global, com mais invernos rigorosos e má distribuição de chuvas, é esperado nos próximos 20 anos, em vez do aquecimento global antropogênico (AGA) alardeado pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC).
Uma coisa boa aqui: Molion faz uma previsão testável. Uma coisa não tão boa: ele vem dizendo a mesma coisa desde pelo menos 2005: "O clima global poderá experimentar um resfriamento paulatino nos próximos 25 anos se a ODP comprovadamente permanecerem sua nova fase fria." Já são pelo menos sete anos dessa previsão de resfriamento que não se concretiza. Há um fator complicador: Molion poderia até mesmo acertar com um período de resfriamento por duas décadas, sem que isso representassem um resfriamento global - duas décadas são uma janela curta em relação à tendência maior do aquecimento. O pesquisador até cita período anterior de queda de temperatura global média - essa queda entre o pós-guerra e a década de 1970 não anulou o tendência maior (vide a parte 1 da série sobre o Aquecimento Global).

O AGA é uma hipótese sem base científica sólida. As suas projeções do clima, feitas com modelos matemáticos, são meros exercícios acadêmicos, inúteis quanto ao planejamento do desenvolvimento global.
Molion volta a errar a mão na sua crítica. A base científica da hipótese do AGA é bastante sólida. São milhares de artigos nas últimas décadas publicados em revistas indexadas com processo de revisão por pares que trazem dados que sustentam a hipótese. Até as previsões realizadas sobre tendências de temperatura vem sendo confirmadas - mostrando a robustez dos modelos usados. Por outro lado, com base em quê Molion projeta um período de resfriamento? Oras com base em modelos matemáticos que dão certo peso a fenômenos como a Oscilação Decadal do Pacífico e atividade solar. Mas enquanto o modelo adotado pelo IPCC vem sendo confirmado nos últimos 20 anos, o modelo de Molion vem errando nos últimos 7 anos.

Porém, o efeito estufa jamais foi comprovado, nem sequer é mencionado nos textos de física. Ao contrário, há mais de cem anos o físico Robert W. Wood demonstrou que seu conceito é falso.
O que Robert W. Wood mostrou é que em uma estufa verdadeira - daquelas casas transparentes em que se cultivam plantas tropicais - o efeito do aquecimento se dá pelo impedimento do movimento de convecção do ar aquecido. Mas não é isso o que se entende atualmente pelo nome de 'efeito estufa'. (O termo é, sim, terrível e bastante enganoso - assim como ocorre com vários outros termos de amplo uso nas ciências: Eva mitocondrial, p.e, não se refere nem à única mulher que existiu em um período remoto, nem à única mulher que contribuiu geneticamente com os humanos atuais.)

Na parte 1 da série sobre o Aquecimento Global Antropogênico, apresentei a definição de efeito estufa: "aumento da temperatura média de uma porção de ar (podemos considerar toda a atmosfera, p.e.) pela presença de determinados gases em certas concentrações."

O efeito estufa assim definido é amplamente comprovado: desde estudos em laboratório e demonstrações didáticas, até observações interplanetárias. E é mencionado em livros-textos de física: e.g. Giordano, 2012, College Physics vol. 1 (p. 471 – Cengage Learning, 608 pp). Mas vamos supor que não fosse mencionado, há vários fenômenos que não são mencionados em livros-texto de física já que o espaço é limitado - mesmo um livro eletrônico deve ter um tamanho razoável que possa ser coberto em dois semestre de introdução à Física. Além disso, o efeito estufa é um fenômeno que se casa mais bem em um livro sobre física atmosférica - e lá encontramos menções em abundância. De modo geral, há pouca menção sobre dinâmica de atmosférica em livros básicos de física introdutória de graduação.


As temperaturas já estiveram mais altas com concentrações de CO2 inferiores às atuais. Por exemplo, entre 1925 e 1946 o Ártico, em particular, registrou aumento de 4 °C com CO2 inferior a 300 ppmv (partes por milhão em volume). Hoje, a concentração é de 390 ppmv.//Após a Segunda Guerra, quando as emissões aumentaram significativamente, a temperatura global diminuiu até a metade dos anos 1970.//Ou seja, é obvio que o CO2 não controla o clima global.
Aqui o Molion dá a entender que entre 1925 e 1946 as temperaturas globais médias foram mais altas. Não é o que os dados mostram. Vide, por exemplo, as Figs. 1 e 2 da parte 1 da série sobre o AGA para as médias globais e para as médias locais, veja a Figura 1 abaixo.

Figura 1. Variação da temperatura superficial em Godthab Nuuk, Groenlândia. Fonte: Giss/Nasa.

Há a variação mencionada por Molion, mas a tendência geral é de aumento da temperatura*. E mesmo com outros fatores a atuar, há correlação entre a temperatura local e a concentração atmosférica de CO2 (Figura 2). Poderia não haver, já que temperaturas locais sofrem influência de outros fatores - como padrão de massas de ar.

Figura 2. Covariação entre temperatura local em Godthab Nuuk e concentração atmosférica global de CO2. Fonte (concentração de CO2): Giss/Nasa.

**Deve-se notar também que entre o fim da Segunda Guerra e a década de 1970, houve um grande aumento de emissão de particulados na atmosfera. A Hipótese do Escurecimento Global leva isso em conta.Com a introdução de medidas de controle de emissão de particulados e fuligem - necessárias por conta de problemas à saúde - houve um clareamento da atmosfera a partir da década de 1970, o que deve ter levado aos níveis de incidência solar de volta aos valores pré-guerra, anulando o efeito de resfriamento observado no período.

Após a Segunda Guerra, quando as emissões aumentaram significativamente, a temperatura global diminuiu até a metade dos anos 1970 // Ou seja, é obvio que o CO2 não controla o clima global..
Não é verdade. Houve diminuição, mas até meados dos anos 1950. Depois disso, a tendência de aumento voltou a ocorrer (vide as Figuras 1 e 2 da parte 1 da série). Mas até poderia ter ocorrido tal redução. A hipótese do AGA não diz que a temperatura sempre sobe a todo instante, e sim que há uma *tendência* de aumento da temperatura média global na superfície ao longo do tempo - pode haver reduções momentâneas de temperatura (por exemplo, quando ocorre uma grande erupção vulcânica, cujas cinzas bloqueiam parcialmente a incidência solar).

A ideia não é que o CO2 *controle* o clima, mas sim que sua concentração aumentada influencie no aumento da temperatura média global.

[R]eduzir emissões significa reduzir a geração de energia e condenar países subdesenvolvidos à pobreza eterna, aumentando as desigualdades sociais no planeta.
Nope. É possível de se reduzir as emissões por meio da redução do consumo por aumento da eficiência energética, por exemplo: algo em torno de 30% podem ser economizados. E, principalmente, pode-se reduzir as emissões pela substituição gradual da matriz energética por fontes renováveis como biomassa, eólica e solar e até algumas não renováveis como energia nuclear.

A trama do AGA não é novidade e seguiu a mesma receita da suposta destruição da camada de ozônio (O3) pelos clorofluorcarbonos (CFC) nos anos 1970 e 1980.
Suposta? A redução é medida. Vide Figura 3 da primeira parte da análise sobre as alegações de Felício.

Criaram a hipótese que moléculas de CFC, cinco a sete vezes mais pesadas que o ar, subiam a mais de 40 km de altitude, onde ocorre a formação de O₃.
Sim, essa hipótese foi aventada. Mas Molion parece ignorar que essa previsão foi testada e... sim, *há* de fato moléculas de CFC a 40 km de altitude. Balões meteorológicos com armadilhas que fecham e capturam amostras de ar permitem que se analise a composição química da mistura gasosa a diferentes altitudes. E moléculas de CFC, a despeito de sua densidade massa molecular, são encontradas a altitudes de 30, 40 km.

Figura 3. Perfil vertical de concentração atmosférica de CFC-11 sobre Fort Sumner, Novo México, EUA, 1996. Fonte: NOAA. (A tropopausa fica a uma altitude entre 9 km - nos polos - e 17 km - no equador; a altitude de 50 km tem em torno de 110 mb. Nota: O link original encontra-se quebrado, uma cópia pode ser lida aqui.

Em 1995, os autores das equações químicas que alegadamente destruíam o  O₃  receberam o Nobel de Química. Porém, em 2007 cientistas do Jet Propulsion Laboratory da NASA demonstraram que as suas equações não ocorrem nas condições da estratosfera antártica e que não são a causa da destruição do ozônio.
Por algum motivo, Molion não cita que desde 2009 a discrepância dos resultados está resolvida. A técnica usada pela equipe de Pope (pesquisador do JPL) necessitava de amostras de alta pureza do gás CFC testado para se medir o efeito catalisador. A suspeita desde o início era de que as amostras analisadas estivessem contaminadas. Usando uma técnica que não depende do grau de pureza da amostra de gás, a equipe taiuanesa de Hsueh-Ying Chen obteve uma atividade compatível com o mecanismo proposto pelos nobelistas Molina, Crutzen e Rowland***.

*Updieite(11/ago/2012): A média da variação das temperaturas médias anuais registradas nas estações da Groenlândia é similar ao padrão de Godthab Nuuk (Figuras 4 e 5****).

Figura 4. Variação das temperaturas anuais médias nas estações de Groenlândia. Fonte: GISS.

**Upideite(11/ago/2012): adido a esta data.
***Upideite(11/ago/2012): corrigido a esta data.

****Upideite(13/ago/2012):

Figura 5. Correlação entre as anomalias das temperaturas médias anuais da Groenlândia e as anomalias das temperaturas médias anuais em Godthab Nuuk. (Base: média entre 1881-2011.) Fonte: GISS.

Como é que é? - Todo grande crescimento é exponencial e todo crescimento exponencial é grande?

Lemos em uma reportagem no Estadão:
"Um ex-traficante de Heliópolis, na zona sul, que começou no tráfico em 2002 e ali trabalhou até o ano passado, quando se tornou evangélico, conta que o crescimento das bocas foi exponencial. No começo do ano 2000, segundo ele, eram duas bocas maiores, que brigavam entre si. Atualmente, pouco antes de sair, o total de vendedores já havia passado dos 50." (grifos meus)


Pode até ser que tenha ocorrido crescimento de forma exponencial, mas apenas com esses dados não é possível saber. Na Figura 1, os dois dados estão plotados e vemos como vários tipos de curvas podem ser ajustadaos - a exponencial é a verde, mas há a linear em vermelho, e mais duas outras e uma infinidade (infinitas curvas mesmo) de outras curvas não representadas.

Figura 1. Exemplos de curvas que poderiam explicar o modo de crescimento das bocas de fumo no bairro de Heliópolis, na Zona Sul de São Paulo, SP.

Um crescimento exponencial (bem como de decaimento exponencial) ocorre quando a taxa de variação do valor de uma variável é uma proporção fixa em relação ao próprio valor da variável: naturalmente a taxa é positiva no crescimento e negativa no decaimento. Por exemplo, se a taxa de inflação anual é fixa em, digamos, 2%, ao longo do tempo, os preços médios dos produtos terão um aumento exponencial.


A curva é descrita por funções na forma:
N(t) = N(0).e^λt


Sendo N(t) o valor da grandeza no tempo t, N(0) o valor inicial, e é o número de Euler, λ é uma constante (de crescimento, se positiva, ou de decaimento, se negativa) e t é o tempo decorrido desde o início.


Precisamos de pelo menos mais um valor intermediário para ter uma confiança maior em se é mesmo exponencial ou não. Por exemplo, se para o ano 2006, o número de bocas de fumo tiver sido próximo a 30, não é compatível com um crescimento exponencial; se o valor for próximo a 10, sim. (Ainda assim haveria um sem número de outras curvas compatíveis com esses três pontos, mas eliminaríamos várias possibilidades.)


Em outra reportagem lemos:
"Essa obra, aclamada por dirigentes como o maior legado de Andrés Sanchez além do estádio em Itaquera, foi também responsável pelo lado 'ruim' da atual administração: o aumento exponencial da dívida.Ela praticamente dobrou de tamanho de 2007 a 2011, segundo dados preliminares do departamento financeiro do clube.O passivo passou de R$ 100 milhões para R$ 190 milhões."


Novamente, temos apenas dois pontos. Felizmente, alhures* temos a série completa entre 2007 e 2011 da evolução da dívida do clube paulista. Na Figura 2 estão representados tanto os valores contabilizados quanto a curva exponencial (em vermelho - em azul, curva de ajuste polinomial de terceira ordem):

Figura 2. Evolução da dívida do Sport Club Corinthians Paulista.

Os valores não se ajusteam tão bem a um modelo de crescimento exponencial - embora seja uma dívida crescente (e o indicativo para os anos imediatamente subsequentes é de um crescimento em ritmo maior do que o exponencial). Verdade que também não se ajustam tão mal - com um índice de correlação de 0,84 - e é um modelo mais simples do que o ajuste polinomial; mas um ajuste linear (não mostrado), não é muito pior - 0,82 - e é bem mais simples.


Em mais uma reportagem ainda:
"Esse aumento exponencial do risco regulatório na Argentina acaba por prejudicar os outros países latino-americanos, inclusive o Brasil."


Não temos nenhum dado apresentado ali de medida de risco regulatório. Há vários riscos com procedimentos de quantificação, não sei se os que envolvem questões de regulação de mercados está entre eles. Mas o uso neste caso de "aumento exponencial" é claramente metafórico. Esse uso tem se tornado comum com o sentido de uma variação rápida com potencial de se atingir valores muito grandes em curto período de tempo. Porém, o quão rapidamente o crescimento exponencial levará a grandes números varia com o valor de λ. Um valor suficientemente baixo pode levar a uma taxa decepcionantemente baixa e frustrar as expectativas que se têm quando se usa a expressão "aumento exponencial", como nesta tirinha do xkcd:

(Juros compostos - ou juros sobre juros - é uma das formas de funções exponenciais. Dívidas roladas, por sua vez, especialmente no cartão de crédito e em cheques especiais, costumam ter λ grandes o suficiente para se tornarem rapidamente impagáveis - algo como 10% ao mês em alguns bancos. Figura 3.)

Figura 3. Evolução da dívida ao longo de um ano de acordo com a taxa mensal de juros.

*Obs: Os valores podem ser conferidos aqui, aqui e aqui.

A oficina do professor

Uma corda atravessava em viés o teto da edícula. Dependurados, dois pêndulos afastados entre si a uma distância de, o quê, metro e meio?

Sob o olhar algo distraído do visitante, ele pegou a esfera de um dos pêndulos e, com um impulso rápido da mão, pô-la a balouçar. A massa oscilava como é de se esperar de qualquer pêndulo. Sem surpresas, aos poucos, o vai-vém foi diminuindo. Alguém mais atento teria notado que a diminuição era mais rápida do que seria de se esperar pela dissipação da energia pelo atrito com o ar e pelo atrito interno na corda que sustentava o sistema.

A energia estava sendo transferida para o outro pêndulo, intocado. À medida em que o primeiro tinha sua amplitude de oscilação cada vez menor, o outro começava a desenhar um arco cada vez mais aberto. Depois de atingir o pico, quando o outro parava completamente; sua oscilação também começou a diminuir. Enquanto isso, o primeiro reiniciava sua oscilação. Esse balanço alternante continuou - claro, a cada vez, a maior amplitude de oscilação diminuía por causa dos mencionados atritos. Uma demonstração simples de sistema de pêndulos acoplados e de ressonância mecânica. Simples e poderosa.

Encostada ao pé da bancada - uma mesa ampla e antiga de madeira sólida - uma roda de bicicleta. O eixo fora estendido com dois pedaços de cano de aço soldados de cada lado. Ele pegou por uma das pontas estendidas, mantendo a roda mais ou menos na horizontal. Com a outra mão, em outro impuso rápido, pô-la a rodar. "Pegue", disse para o visitante, transferindo a roda. Enquanto a visita, meio desajeitadamente, segurava com as duas mãos, instruiu: "Agora deite a roda". "Fácil", pensou o visitador, para rapidamente mudar de ideia quando tentou inclinar o objeto. Quando ele parou o giro da roda com a mão, finalmente o visitante conseguiu realizar o o movimento de pôr o objeto na horizontal. Embora com entendimento teórico prévio, o visitante só então experimentou diretamente o resultado da conservação do movimento angular e o efeito giroscópico. (Na verdade havia, sim, experimentado, na própria bicicleta - embora tudo seja mais complicado.)

Sobre a bancada, entre uma infinidades de objetos, um núcleo de ferro - várias lâminas quadradas vazadas de ferro sobrepostas - com fio de cobre enrolado na parte de cima e de baixo: um transformador elevador de tensão. Limpando a área ao redor, puxou o núcleo de ferro para mais próximo. Pegou duas varetas metálicas conectando-as, em V, ao transformador. Ligando o sistema à tomada e acionando o botão, uma fagulha de eletricidade surgiu na porção inferior do V. Dzzzzzt. O arco subia para se desfazer no alto. Na parte de baixo, um novo arco refazia o caminho do anterior. E outro. E outro. Resistividade elétrica do ar, ionização, indução elétrica, vários conceitos de eletrodinâmica reunidos no chifre elétrico. O visitante observava calado. Mas seus olhos e modos certamente diziam muito mais do que palavras falariam, dado o crescendo do entusiasmo do anfitrião.

Na prateleira - de fato, em *uma* das prateleiras que cobriam três das quatro paredes da edícula - ele buscou um objeto empoeirado. Na base de madeira, um tubo de vidro se prendia por dois grampos metálicos. Uma bolha de ar indicava que o cilindro estava repleto de líquido cristalino. Sim, água. Uma placa deslizante fazia um papel quadriculado passar por sob o cilindro. À medida em que se deslocava a placa, o visitante pôde ver e ler através do vidro as palavras escritas sobre o quadriculado se inverterem. Mas algumas mantinham-se inalteradas. Magia? Não. Pura física óptica, simetria e engenhosidade no uso da lente cilíndrica.

De outra parte da prateleira, um conjunto com dois tubos longos de vidro. Desta vez sem água. Em uma delas, penas; na outra, bolinhas de metal. O ar foi quase todo removido com uma bomba antes de se selarem os tubos. Ele inclina ligeiramente o sistema de modo que bolas e penas se acumulem nas extremidades do mesmo lado. Em característica movimentação lépida da mão, o conjunto é colocado na vertical. Tanto quanto se pode perceber, penas e esferas metálicas alcançam a outra extremidade dos respectivos tubos ao mesmo tempo. Em outro conjunto de tubos, idêntico ao primeiro, exceto pelo fato de o ar não te sido removido, a situação é bem diferente. A demonstração cabal do que Galileu intuiu em seus experimentos com esferas em plano inclinado (e do experimento, reza a lenda, na torre de Pisa): a aceleração idêntica da gravidade para todos os objetos abandonados da mesma altura da superfície da Terra e postos em queda livre.

Esses e vários outros experimentos foram sendo mostrados a mim pelo Prof. Leo durante a tarde em sua oficina em Barretos-SP. Nas prateleiras, além dos dispositivos de demonstrações construídos pelo próprio professor, vidros e vidros com todo tipo de roscas, parafusos, molas, pregos. Como uma coleção taxonômica. Na bancada, morsa, sargento e outras ferramentas com que consertava os objetos estragados e elaborava novos.

Confesso que tendo a ser demasiadamente teórico e que a leitura e a compreensão das teorias me satisfazem quase sempre. Mas ter os fenômenos desenvolvendo-se diante de meus olhos trazia-me uma sensação completamente nova. Curiosamente até a véspera, o próprio Prof. Leo para mim era também algo apenas "teórico". Era nosso primeiro - e infelizmente seria o único - encontro pessoal após anos de correspondência eletrônica. Apesar de ter ido me buscar na rodoviária às 5 da manhã, não parecia nada cansado naquelas demonstrações - bem ao contrário.

À noite ainda se dedicaria a atualizar seu Feira de Ciências (fico feliz de ter ajudado em diminuir um pouco seu trabalho, ao automatizar a atualização de páginas conforme uma página principal era modificada - meus rudimentos de php, permitiu-me encontrar uma função equivalente em asp), responder às dezenas de emails com dúvidas de alunos, professores e curiosos sobre eletrônica, eletricidade, astronomia..., terminar de escrever a coluna sobre, claro, ciências que seria publicada em um jornal local.
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Outras homenagens ao grande Prof. Leo:
A Ciência Fica mais Pobre
Nosso Professor de Ciências
Na Ciência-list: aqui e aqui.
Na profleo.
Tristes notícias ):
Boletim da Sociedade Brasileira de Física: Luiz Ferraz Netto (triste perda)
Morre Professor Léo Ferraz
Falecimento de um grande professor!
Da alegria à tristeza

Um simples educador

O Prof. Luiz Ferraz Netto faleceu hoje, no mesmo dia em que físicos do CERN anunciam a descoberta de uma partícula "consistente com o bóson de Higgs".

O Prof. Leo, como todos o chamávamos, definia-se como um "simples educador". Era isso, simples e educador. Mas também foi muito mais do que isso.

Nascido em Bebedouro-SP e formado em Física na USP, foi professor em diversas escolas e faculdades; apresentou o quadro "Oficina de Física" no programa infanto-juvenil Revistinha da TV Cultura e teleaulas de física no Vestibulando da mesma emissora; colaborou com diversos jornais com textos sobre ciências e escreveu diversos livros didáticos e paradidáticos de física. Assessorou o Laboratório de Demonstrações do IF-USP e a Estação Ciência, desenvolvendo diversos aparatos que apresentam aos visitantes vários princípios físicos.

Esses conhecimento e experiência acumulados foram coligidos no sítio web www.feiradeciencias.com.br - com diversos projetos a serem realizados tanto por alunos, para expandirem seus conhecimentos (e concorrer em feiras científicas), quanto por professores, para demonstrações.

O grande projeto em que estava empenhado agora era construir um parque científico em Barretos-SP, onde estava radicado, deixando disponível para o público sua extensa coleção de instrumentos e experiências didáticas. Houvera um pouco mais de visão e boa vontade dos políticos locais, certamente a cidade ganharia uma atração muito mais rica do que os rodeios anuais.

Foi assistindo ao Revistinha e ao Vestibulando que conheci o Prof. Leo - seria injustiça com ele chamá-lo de Beakman brasileiro, o mais correto seria inverter, chamando o personagem de Paul Zaloom de Prof. Leo americano - e através do ciência-list do Luis Brudna, pude trocar ideias (sempre com desvantagem nessa troca para o professor, evidentemente), o que me valeu, nos fins da década passada, um convite para visitá-lo e conhecer sua fabulosa coleção didática*.

Um fim de semana inesquecível, em que ganhei lições de ciência e de vida. Um bate-papo incrível em que ele contava sua experiência de vida - como antigamente ele precisava tirar água do poço, e, sem geladeira (nem energia elétrica), a comida era preservada mergulhando-se em um balde com banha solidificada de porco. Conheci seus adoráveis filhos menores - e o mais novo, com cinco anos, já se metendo entre experiências científicas de eletricidade e química (terá inventado o soro do supersoldado a esta altura?). Da horta ao fundo de sua casa, desencavamos a mandioca que seria servida frita no dia seguinte.

Voltei de lá com uma pequena lista de compras: o professor Leo havia me incumbido a arranjar-lhe algumas peças que não se achava por lá, apenas em Santa Ifigênia em São Paulo. Acabei por nunca lhe enviar peça nenhuma.

Prof. Leo não tinha nenhuma paciência com bobajadas pseudocientíficas e misticóides, com sua ironia afiada (e desbocada) destroçava qualquer tentativa de distorção das ciências como apropriação indébita da física quântica por sectários da Nova Era (embora ele mesmo torcesse um tanto o nariz para a física quântica atual). Mas era um monge de tranquilidade para explicar conceitos científicos complicados para quem tivesse dúvidas sinceras. Pessoalmente era alguém com quem você conversaria a noite toda e ouviria com brilho nos olhos todos os causos, um mais fascinante do que o outro - acompanharia vivamente as transformações passadas pela cidade de São Paulo na segunda metade do século 20, bem como as mudanças tecnológicas vivenciadas pelo mundo no período.

Meu amigo, não lamentarei o quanto a ciência e a educação brasileiras perdem com sua morte. Celebrarei o quanto elas ganharam com sua vida.

*Upideite(06/jul/2012): Detalho aqui meu contato com a coleção didática. Imagens de vários dos equipamentos e dispositivos foram publicadas pelo Prof. Leo em seu Feira de Ciências.

Jogo dos erros 5

Claudio Angelo, da Folha de São Paulo, cantou a bola, uma onda negacionista estava por vir. Veio. No Brasil, foi uma entrevista no programa do Jô, uma carta dos negacionistas, uma série de reportagens no Jornal da Band, uma no Jornal Nacional, um debate no Entre Aspas da Globo News e várias reportagens na mídia impressa.

Quem vem à carga agora é um colunista da Folha de São Paulo, o engenheiro-civil e de petróleo Rodolfo Landim: "Influência humana em mudanças climáticas é discutível".

É discutível apenas no sentido de que, como toda hipótese científica, é aberta à discussão e à contestação. Mas não no sentido que ele quer passar: de que as bases factuais em apoio sejam suspeitas e fracas.

"Há uma clara divisão de opiniões sobre o tema: existe um grupo de cientistas que acredita que o comportamento da humanidade nos coloca a caminho de grandes desastres, enquanto outros defendem que o aquecimento global que estamos vivenciando é apenas parte de um processo cíclico que vem ocorrendo na face da Terra ao longo dos últimos milhares de anos."
De fato, a divisão é relativamente clara no sentido de que é mais ou menos fácil de se distinguir membros de um grupo do de outro*. Mas não no sentido que invoca: de que a divisão separa em grupos mais ou menos equivalentes. A divisão não é equivalente nem numericamente (alhures mostro como a visão de que não há influência humana significativa é minoritária entre os especialistas: só 6% dos membros da Associação Meteorológica acreditam que o aquecimento não é antropogênico em nenhuma extensão e 82% dos cientistas da Terra concordam que há aquecimento e os humanos têm um papel nisso), nem - o que realmente importa - em termos de embasamento factual, os melhores indícios disponíveis apontam para o aquecimento global antropogênico (como mostro na série sobre o AGA e outras postagens compiladas aqui).

O que o colunista diz é o equivalente a dizer que há uma clara divisão de opiniões sobre a evolução biológica - existe um grupo de cientistas que acredita que a vida evoluiu, enquanto outros que ela surgiu mais ou menos da mesma forma que se encontra atualmente, ou que há uma clara divisão entre os cientistas que acreditam que a Aids é causada pelo HIV e os que acham que é por outra coisa.

"Os impactos causados pelo lançamento de compostos de carbono de origem humana na atmosfera afetariam apenas os locais onde eles se situam, ou, no máximo, o seu entorno, e sem nenhuma expressão em termos de abrangência global."
O colunista deve achar que a atmosfera é uma coisa estática, que não há mistura gasosa - fora isso verdade, as cidades morreriam sufocadas sem oxigênio (localmente não é produzido quase nenhum). Também deve achar que na Antárctica tem fábricas de CFCs.

"Toda a energia consumida pela humanidade por dia equivale a sete milésimos da que o nosso planeta recebe do Sol no mesmo período."
Verdade. Mas completamente irrelevante para a questão. Nenhum modelo que indica a AGA diz que o aquecimento se deve à introdução de mais energia no sistema pela energia consumida pelos seres humanos. A questão é a mudança na composição atmosférica que leva a uma maior captura da energia solar (na verdade, a uma menor saída de energia solar na faixa do infravermelho).

"Em recente carta enviada à Presidência da República, um grupo de renomados cientistas brasileiros de algumas das mais importantes instituições do país (como USP, UFRJ, Inpe, ITA, Unesp e CPRM), formado por geólogos, geógrafos, físicos, meteorologistas, engenheiros e ambientalistas, defenderam essa visão de forma clara e objetiva."
Aceitemos que seja de forma clara e objetiva. Mas foi de uma forma clara, objetiva e errada.

"Considerando apenas o período dos últimos 20 mil anos, ou seja, a partir do início do degelo da última glaciação, as evidências geológicas demonstram ter havido períodos em que as variações de temperatura e do nível do mar foram várias vezes maiores que no período de 1.850 a 2.000, pós-Revolução Industrial, quando a temperatura subiu 0,74ºC (grau centígrado) e o mar subiu 20 centímetros."
Deveria considerar também que a variação foi em cima do último máximo *glacial*. O aumento de 0,74ºC e 20 cm observados entre 1850 e 2000 foi em cima já de um nível aumentado. Se as temperaturas globais médias tivessem partido da temperatura equivalente do último máximo glacial - alguma coisa como 10ºC menos do que hoje - aí, sim, não deveríamos nos preocupar com o aquecimento atual. Mas sair de uma temperatura média de 14ºC para 16ºC ou mais provavelmente não será uma boa ideia.

A ideia sugerida de que a variação atual estaria dentro da variação observada anteriormente e, portanto, que isso indicaria causas naturais, não se sustenta pelos indícios a favor da hipótese do AGA. O que essa variação mostra é que a temperatura da Terra tem seguido muito de perto os níveis de CO2 na atmosfera (Figura 1 e 2*).

Figura 1. Correlação da concentração atmosférica de CO2 e a temperatura. Fontes: CDIAC, concentração de CO2 em Vostok/Antártica; NOAA, temperatura na Groenlândia. (Nota: a concentração de CO2 usada foi a média para as idades imediatamente anterior e posterior correspondentes às datas para as temperaturas.)

Figura 2. Evolução da temperatura atmosférica (Groenlândia) - em  ºC - e da concentração atmosférica de CO2 (Vostok/Antárctica) - em ppmv. Fontes: CDIAC, concentração de CO2 em Vostok/Antártica; NOAA, temperatura na Groenlândia.*

"A 'descarbonização' da economia seria desnecessária e contraproducente por buscar uma pseudosolução para um problema inexistente, já que, além de não implicar nenhum efeito palpável sobre o clima, levaria ao encarecimento das tarifas de energia pelo uso de outras fontes alternativas mais caras ou subsidiadas, cujos recursos poderiam ser mais bem direcionados."
Dá para responder em duas palavras: wishful thinking. Vamos voltar para a hipótese do gajo de que os problemas do carbono lançados na atmosfera seriam apenas locais. Vamos, por caridade, considerar tal hipótese verdadeira, então, como assim, desnecessária? A poluição nas cidades não é um fato? Não temos problemas com chuva ácida (pelo enxofre presente nos combustíveis fósseis), fuligem, monóxido de carbono?

"Assim, a humanidade, que hoje detém um enorme acervo de conhecimentos e recursos técnicos e humanos, deveria deixar de lado o alarmismo climático e dirigir seu foco para viabilizar de forma sustentável a universalização de melhores níveis de bem-estar por meio de obras de infraestrutura de água, saneamento, transportes, comunicação, serviços de educação e saúde e prover eletricidade a mais de 1,5 bilhão de pessoas hoje desassistidas."
Há concordância quanto aos problemas do alarmismo climático e há concordância em relação às necessidades de desenvolvimento sustentável (tanto é que é dos poucos pontos que ficaram no texto base para a discussão dos chefes de estado na Rio+20). O problema é que não se pode negligenciar as mudanças climáticas sob o risco desse bem estar se perder, afetando-se, entre outras coisas, as infraestruturas, a produção de alimentos e acesso à água.

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*Obs: Só mais ou menos porque se descermos aos detalhes, a divisão não é tão nítida assim: por exemplo, há os que acham que não ocorrem aquecimento algum; há os que acham que há aquecimento, mas os humanos não têm influência nenhuma; há os que acham que os humanos estão causando um aquecimento global, mas que isso é benéfico e por aí vai. Para complicar um pouco mais, há os que oscilam entre as diferentes posições.

Upideite(22/jun/2012): Carlos Orsi tem uma postagem analisando a estrutura geral dos argumentos negacionistas.
*Upideite(23/jun/2012): Adido a esta data.

Causo: Qual a diferença entre a Science e a Nature? Perspectiva de um percevejo.

"Everything has already been said, but perhaps not by everyone and to everyone."

["Tudo já foi dito, mas talvez não por todos e nem pra todo mundo."]

Desconhecido.  Apud  DiNardo 2008.

As duas principais revistas científicas multitemáticas são a britânica Nature (fundada em 1869 e com assinatura anual de US$ 199) e a americana Science (em 1880, com assinatura anual de US$ 140). A primeira tem um fator de impacto de 36,101 citações por artigos e a segunda, de 31,364 (valores de 2010). Ambas receberam em 2007, o prêmio Príncipe das Astúrias na categoria de comunicação.

Mas tirando o fato de que na primeira você escreveria 'organisation' e na segunda, 'organization', que diferenças substanciais podemos destacar entre as duas? Um inseto, o percevejo-fogo europeu Pyrrhocoris apterus, sabe. (Figuras 1, adulto, e 2, ninfa.)

Figura 1. Adulto de Pyrrhocoris apterus. Fonte: Wikimedia Commons.

Figura 2. Ninfa de Pyrrhocoris apterus. Fonte: Wikimedia Commons.

A história - publicada em 1965 - é antiga o bastante para ter adentrado em livros-textos de fisiologia animal e biologia do desenvolvimento, mas a anedota é suficientemente deliciosa e dentro de um tema não tão bem profundamente conhecido pelo público em geral que vale a pena contar.

O fisiologista animal tcheco Karel Sláma, do então Instituto Entomológico da Academia de Ciências Tchecoslovaca (atualmente da Academia de Ciências da República Tcheca), foi visitar os EUA e levou ovos do P. apterus para o laboratório de Carroll Milton Williams (morto em 1991, aos 74), entomólogo da Universidade de Harvard. (Não sei como era naquele tempo a questão da defesa agropecuária e introdução de pragas em potencial. Provavelmente bem menos rigoroso do que hoje em dia.)

Como todo bom hemimetábolo, o P. apterus normalmente passa por estágios de ninfas, sofrendo muda periódica e, ao final, adquirindo a asa da forma adulta. Esse processo é controlado pelo hormônio juvenilizante, secretado pelas corpora alatta, um par de glândulas localizadas atrás do cérebro dos insetos. Após algumas mudas, o hormônio deixa de ser produzido pelas glândulas e o inseto se transforma em adulto (voltando a ser produzido e estimulando a maturação das gônadas).

Nos 10 anos em que foram criadas no laboratório em Praga, as linhagens apresentaram todas desenvolvimento normal dos indivíduos, com o estágio adulto ocorrendo na muda do 5o estágio de ninfa. Em Boston, dos 1.500 ovos que eclodiram inicialmente, nenhum alcançou a maturidade sexual: a partir do 5o estágio, emergiu um 6o estágio de ninfa ou formas adultóides que retinham muitas características larvais; em alguns casos, houve até mesmo um 7o estágio de ninfa.

Após uma detalhada auditoria comparando as diferenças de manejo das criações no laboratório de Praga e no de Harvard, chegaram a uma lista de 15 diferenças. Uma a uma foram testadas. A conclusão foi a de que o papel toalha usado para forrar as caixas de criação estava envolvido: quando o substituíram por um papel filtro, o fenômeno desapareceu.

Abriu-se uma avenida de possibilidades para os cientistas explorarem. Experimentaram diferentes marcas de papel toalha: 18 das 20 testadas causavam a juvenilização permanente dos insetos. Exposição a exemplares de The Wall Street Journal, New York Times, Boston Globe, Scientific American e... Science também provocavam o fenômeno. Mas, se usavam papel de procedência europeia e japonesa, não. Nem London Times, nem... Nature.

Isolando extratos dos papéis e depois das árvores fonte das fibras chegaram à conclusão de que um composto presente naturalmente em certas plantas americanas mimetizava o efeito do hormônio juvenilizante de P. apterus. E o efeito era bem específico - pois os extratos que tinham o efeito no percevejo não causavam nenhum sinal quando aplicado em pupas de Hyalophora cecropia e de Antheraea polyphemus, dois lepidópteros saturnídeos norte-americanos.

Estava descoberto um novo mecanismo de proteção de plantas. E, claro, um novo caminho para controle de pragas.

Upideite(16/jun/2012): De mais peculiar no artigo, é que lá há menos preocupação com descrições quantitativas, tabelas e gráficos sobre os resultados, do que a descrição do processo: desde como o problema surgiu, até os caminhos pelos quais a questão foi atacada. Claro, inevitavelmente a narrativa é direcionada pela trilha que, ao fim, revelou-se esclarecedora - mas há pistas dos outros desvios percorridos. A maioria dos trabalhos falham em contextualizar o processo - quando muito, a origem da questão é colocada na introdução; mas do resto decorre uma descrição que parece que os autores tinham a exata ideia do que deveria ser feito desde o início e que tudo se deu exatamente como planejado. Acho que entre os materiais suplementares disponibilizados nos sites de muitos periódicos (com detalhamento da metodologia, dos dados analisados, gráficos que não couberam no artigo final, etc.) poderia constar uma breve narrativa dos caminhos geralmente tortuosos trilhados pelos pesquisadores. Ou pelo menos um link para uma página (ou blogue) em que os autores dão detalhes dos impasses e insights surgidos.

Especulando: Somos vírus?

ATENÇÃO: Os fatos contrários às teses aqui apresentadas não foram exaustivamente analisados, nem as ideias gerais foram adequadamente submetidas a testes rigorosos de hipótese. Os quadros apresentados abaixo são uma especulação com fins unicamente de provocação.
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"They're us. We're them and they're us."
["Eles somos nós. Nós somos eles e eles somos nós."]

Barbara, The Night of the Living Dead, 1990

"It came to me when I tried to classify your species and I realized that you're not actually mammals. [...] Do you know what it is? A virus."
["Isso veio, enquanto tentava classificar sua espécie e descobri que vocês não são na verdade mamíferos. [...] Você sabe o que é isso? Um vírus."]

Agent Smith, Matrix, 1999

Por definição, não temos como ser vírus. Vírus podem ser definidos como entidades codificantes de capsídeo: compostas de proteínas e ácidos nucleicos que se auto-organizam em nucleocapsídeos e se valem de organismos codificadores de ribossomos para se reproduzir (Raoult & Forterre 2008).

Mas para além da definição estrita, como um grupo, podem ter desempenhado papel crucial na evolução dos organismos celulares, incluindo sua origem.

Três grandes classes de hipóteses para a origem dos vírus são defendidas na literatura (Claverie 2006, Forterre 2006,  Wessner 2010):
a) Vírus primeiro ou coevolução: vírus ou elementos genéticos egoístas existiriam no ambiente do Mundo de ARN, parasitando, não células, mas os próprios sistemas genéticos (ou a "sopa primitiva") como hospedeiros;
b) Escape, errância ou hipótese progressiva: elementos genéticos móveis das células adquiririam elementos como a formação de capsídios permitindo sair das células e infectar outras;
c) Redução, degeneração ou hipótese regressiva: célula parasita intracelular perderia, ao longo de sua evolução, toda sua maquinaria replicativa, valendo-se totalmente da do hospedeiro.

Forterre (2006) especula que os vírus de ARN teriam se originado no Mundo de Nucleoproteínas a partir do escape ou redução de células de ARN, enquanto os vírus de ADN teriam se originado diretamente de vírus de ARN. Ele descarta a hipótese do vírus primeiro a partir do fato de todos os vírus atuais, incluindo viroides (moléculas infecciosas de ARN sem capsídios), serem parasitas intracelulares - os vírus são dependentes de ribossomos para sua reprodução e os viroides dependem de um ambiente que forneça nucleotídeos para sua síntese. Na opinião do autor, tais condições dificilmente ocorreriam em um ambiente com moléculas livres na solução. Mas os vírus seriam de origem antiga e não resultado de escapes ou reduções mais recentes pelo fato de as proteínas de transcrição, replicação, recombinação e reparo (proteínas informacionais) serem bastante distintas na sequência em relações a proteínas que desempenham o mesmo papel em seus hospedeiros.

Koonin et al.(2006) defendem a hipótese do vírus primeiro. Em sua análise, os diferentes grupos de vírus compartilham um conjunto de genes com fortes indicações de monofiletismo e apenas distantemente relacionados a genes presentes nos organismos celulares - que os autores chamam de "genes de marca virótica" ("viral hallmark genes"). Duas proteínas virais, não compartilhadas com organismos celulares, estão presentes nos diferentes grupos de vírus (embora não em todos os membros de cada grupo): a proteína de capsídio de topologia de rocambole ("jelly-roll capsid protein" JRC) e as helicases da superfamília 3 (S3H). O fato de esses genes de marca virótica serem em número reduzido, com espalhamento em mosaico entre os membros dos diferentes grupos de vírus indicariam que os vírus em si não seriam um grupo monofilético; por outro lado, não seria o caso de compartilhamento por transferência horizontal por conta da grande divergência na sequência dos genes entre os diferentes grupos de vírus. Seriam, então, originários diretamente da sopa de genes que antedatam a emergência das células.

Para Forterre (2006), as primeiras células teriam genomas baseados em ARN pelo fato de as bactérias e arqueas/eucariotos atuais possuírem sistemas de replicação de ADN totalmente diferentes: assim, o genoma de ADN teria surgido de modo independente nas duas linhagens a partir do ancestral. A evitação de sistemas de degradação de ARN parasítico, via nucleases e ARN de interferência, em células primitivas de ARN teria sido a pressão seletiva que levou ao surgimento de vírus de ADN. A emergência ou recrutamento de atividade de redutase de ribonucleotídeo produziria um genoma de ADN com uracila (ADN-U) - alguns bacteriófagos atuais têm genomas de ADN-U e poderiam ser relictos dessa transição. (Outras linhagens virais desenvolveram sistemas diversos de evitação da degradação, como metilação de nucleotídeos e inibidores de nucleases, conservando o genoma de ARN.) O surgimento da atividade de sintase de timidilato em algumas linhagens produziu genomas de ADN modernos, com timina no lugar de uracila (ADN-T). (Essa transição deve ter ocorrido pelo menos duas vezes, já que há duas sintases de timidilato não-homólogas entre os vírus atuais.) A tecnologia de produção de ADN dos vírus teria sido adquirida, de modo independente, pelo ancestral das bactérias e pelo dos arqueas/eucariotos - isso explicaria as diferenças nas proteínas de replicação do ADN nesses dois grupos (essa aquisição pode ter ocorrido três vezes, uma vez para cada ancestral de cada domínio - por conta de diferenças na topoisomerase e polimerases entre arqueas e eucariotos). O ADN sendo mais estável do que o ARN, pela perda de oxigênio reativo na posição 2' da ribose, e permitindo o reconhecimento pelo sistema de reparo da alteração da citosina à uracila (causada pela desaminação espontânea) permitiria nos ancestrais dos organismos celulares o desenvolvimento de um genoma maior e mais complexo.

Koonin et al. (2006) contestam a hipótese do ancestral celular com genoma de ARN pelo fato de o conjunto mínimo de genes necessários para uma célula funcional ser relativamente grande: da ordem de algumas centenas. A instabilidade das moléculas de ARN exigiria que tal genoma consistisse em moléculas distintas de ARN também nessa ordem de modo que fossem pequenas o suficiente para garantir uma replicação acurada. Isso, porém, levantaria uma questão de como as células filhas receberiam pelo menos uma cópia de cada molécula - seria necessário um sistema altamente acurado de segregação de moléculas de ARN. Além disso, se o sistema de produção de ADN das células tivesse sido recrutado a partir dos vírus, seria de se esperar que os genes de marca virótica essenciais à replicação do ADN - como os S3H e a primase do tipo virótico se fizessem presentes. Para os autores, tanto as células quanto os vírus de ADN seriam descendentes de um mundo de ADN que sucedeu o mundo de ARN e etapas intermediárias. Seu modelo de evolução dos sistemas genéticos envolve a replicação e competição de moléculas não dispersas em uma sopa, mas em soluções contidas em compartimentos inorgânicos intercomunicantes (como poros de uma rocha):
a) do Mundo de ARN teriam surgidos ribozimas egoístas que dariam origem aos íntrons do tipo I;
b) do Mundo de ARN-proteínas surgiriam os vírus de ARN de fita dupla;
c) do Mundo de ARN-ADN-retrotranscriptase, os retrons, íntrons do tipo II;
d) do Mundo de ADN, as células bacterianas, as arqueanas e os vírus de ADN.
A evolução dos capsídios teria ocorrido já nas fases pré-celulares: a vantagem seria a estabilidade e proteção do material genético dos ancestrais dos vírus e a facilitação do transporte entre os compartimentos. Por toda a evolução inicial, até a celularização, todo o sistema genético teria características virais: cada molécula de ARN e ADN atuaria como elemento egoísta, não havendo distinção entre elementos parasitas daqueles que dariam origem aos genomas das formas celulares. Essa distinção surgiria com o desenvolvimento de cooperativas egoístas - conjunto relativamente estável de elementos genéticos co-herdados. Nesse conjunto, em estágio posterior, genes codificadores de elementos de replicação e genes de funções acessórias passariam a ficar fisicamente ligados (possivelmente no estágio do Mundo de ADN, quando moléculas maiores poderiam ser mais precisamente replicadas); enquanto genes solitários ocupariam o nicho parasítico. Vírus eucarióticos surgiram da mistura de vírus bacterianos e vírus de arqueas quando a célula eucariótica surgiu da fusão de uma bactéria com uma arquea. A hipótese da fusão é defendida por Koonin et al. (2006) pelo fato de o genoma eucariótico apresentar similaridades com genoma de arqueas (especialmente os genes informacionais - responsáveis pela replicação, transcrição, reparo e tradução) e de bactérias (em particular, os genes operacionais, responsáveis pelo metabolismo celular e vias biossintéticas).

Forterre (2006) defende ainda a hipótese da eucariogênese viral, isto é, os vírus seriam os responsáveis pela emergência do núcleo eucariótico. Poxvírus têm um ciclo reprodutivo reminiscente a características do núcleo eucariótico: a polimerase de ADN e as enzimas de capeamento (capping) de ARNm são evolutivamente relacionadas às de eucariotos (embora formem um grupo monofilético viral); a transcrição inicial do ADN viral ocorre ainda no núcleo viral e o ARN resultante é passado ao citoplasma do hospedeiro por meio de poros; depois da liberação do núcleo viral, o ADN do vírus se organiza em um mininúcleo, recrutando a membrana do retículo endoplásmico do hospedeiro; o ADN do vírus só se replica após a formação do mininúcleo e este se desfaz com o término da replicação viral (em processo controlado por proteínas fosforilantes). Embora poxvírus tenham um genoma pequeno, os mimivírus têm um genoma (cerca de 1Mb) que é apenas a metade do tamanho dos menores genomas eucariotos, assim um vírus de ADN poderia ser um iniciador da eucariogênese. Claverie (2006) também defende a eucariogênese viral, com o genoma (de ARN) do hospedeiro gradualmente transferido para o núcleo. De início poderia ocorrer o caminho inverso: a viriogênese nuclear, com o núcleo deixando a célula e se tornando, ele mesmo, um agente infeccioso (algo similar ocorre no parasitismo de algas vermelhas); isso explicaria a diversidade de vírus de ADN em termos de tamanho do genoma, complexidade e composição genética - vários eventos independentes produziriam uma combinação particular de genes virais com os de hospedeiros. Para Witzany (2008), os telômeros são outra marca do processo de eucariogênese viral. Porém, como nota Forterre (2006), há bactérias com núcleos - os Planctomycetes -, não se sabe ainda se é uma estrutura homóloga à dos eucariotos, mas potencialmente pode fornecer um importante teste de hipótese à eucariogênese viral.

Forterre & Prangishvili (2009) apresentam uma outra hipótese para o envolvimento de vírus na eucariogênese em lugar da ação direta da infeção por um vírus gigante de ADN. A célula hospedeira - um protoeucarioto - teria recrutado os mecanismos virais produzindo sua própria membrana e poros nucleares, o que, em um primeiro momento, teria protegido seu material genético dos vírus (posteriormente várias linhagens virais desenvolveram a capacidade de penetrar o núcleo). A capacidade de formação de mininúcleo anteriormente descrita, por sua vez, teria surgido nos vírus (não apenas os vírus de ADN como vírus de ARN também são capazes de recrutar a membrana do retículo endoplásmico) de modo a protegê-los do sistema de defesa do hospedeiro.

A complexa parede celular bacteriana, especulam Forterre & Pragishvili (2009), poderia ter se originado em resposta à pressão seletiva de evitação de ataques virais - cujo principal modo de entrada é por meio da fusão com a membrana celular. Isso explicaria a relativa pequena diversidade viral entre as bactérias - em comparação a vírus de arqueas e eucariotos - e a predominância de vírus Caudovirales, ordem que desenvolveu um sistema de entrada com uma cauda proteica que penetra a parede e a membrana celulares e injeta o material genético no interior da célula hospedeira. Os Planctomycetes, bactérias cuja parede celular não possui peptidoglicanos, novamente podem servir de teste de hipótese ao se analisar os tipos de vírus que os infectam. Seguindo nessa linha, os autores imaginam que essa interação levando à seleção de mecanismos nos hospedeiros que evitassem a infeção por vírus também poderiam ter conduzido à divergência entre os domínios e entre as espécies dentro de cada domínio por ter como efeito colateral a redução da transferência lateral de genes.

Plasmídios de bactérias e de arqueas possivelmente têm origem viral. Mesmo o cromossomo dos indivíduos são muito parecidos com um grande plasmídio. Elementos móveis procarióticos: provírus, transposons, sequências de inserção, integrons e ilhas de patogenicidade provavelmente também são originados de vírus. Mecanismos como conjugação, restrição-modificação, toxina-antitoxina e outros devem ter surgidos, dizem Forterre & Pragishvili (2009), na interação entre vírus e os hospedeiros bacterianos e arqueas. A interação com outra população de vírus deve ter levado à organização distinta dos cromossomos eucarióticos, bem como ao conjunto diferente de elementos móveis (principalmente retroelementos).

De acordo com Forterre (2006), vírus teriam ainda um papel na evolução das mitocôndrias e cloroplastos. As mitocôndrias são derivadas de uma α-proteobactéria endossimbionte, mas a polimerase de ARN, a polimerase de ADN e a helicase codificadas em seu genoma não são homólogas aos correspondentes bacterianos. Suas sequências são mais similares às de elementos do bacteriovírus T3/T7. Proteínas homólogas a elas são codificadas pelo genoma de provírus crípticos presentes em proteobactérias. Aparentemente houve uma substituição não-homóloga na evolução da organela. (Existem exceções como o caso dos jakobídeos, com mitocôndrias com genoma mais similar a de bactérias.) Nos cloroplastos, tanto polimerases de ARN similares às bacterianas (cianobactérias) quanto às virais são utilizados - a sequência viral é resultado da duplicação do gene codificador da ARN mitocondrial. Essa substituição das proteínas informacionais se correlaciona com modificação nos mecanismos de replicação do ADN e na organização cromossômica dessas organelas.

Em eucariotos como mamíferos, cerca de 30% do genoma consiste de sequências intrônicas e 60% de regiões intergênicas lotadas de elementos móveis em variados estados de degradação; sendo íntrons e elementos móveis, segundo Koonin et al. (2006), relictos do Mundo de Vírus ancestral. Vírus endógenos e retroelementos ao se destacarem de uma porção do genoma e se inserirem em outra, alteram o padrão de expressão de genes (p.e., inativando uma região promotora ou inserindo uma nova onde se integra ao ADN do hospedeiro) e também podem criar novos genes (p.e., criando um novo sítio de edição - splicing - alternativo) (Forterre & Pragishvili 2009).

Harris (1991), com base na presença de retrovírus endógenos no citotrofoblasto da placenta, sugere que uma infecção viral na linhagem germinativa de um ancestral metatério pode ter levado ao desenvolvimento da placenta. Retrovírus são capazes de induzir a fusão celular tanto em tecidos cultivados quanto in vivo: glicoproteínas virais são sintetizadas pela célula hospedeira e, integrando-se à membrana, interagem com receptores de membrana de células vizinhas permitindo sua fusão. O trofoblasto se desenvolve normalmente em uma placa sincicial altamente invasiva (como um tumor), vacuolada e coberta de microvilosidades; após o parto, com o descarte da placenta, o sinciciotrofoblasto exibe sinais de degeneração com aglomeração nuclear e picnose. Esse padrão é muito similar ao sincício formando em células cultivada infectadas com retrovírus, bem como a certos tumores e tecidos em organismos com infecção retroviral.

Para Sasaki et al. (2008), elementos repetitivos intercalados curtos (SINE), em particular o lócus AS071 em camundogos, podem ter desempenhado um papel no desenvolvimento do cérebro em mamíferos. Manipulando experimentalmente o lócus AS071, os pesquisadores obtiveram uma expressão aumentada do gene FGF8 (fator de crescimento de fibroblasto 8) no diencéfalo e no hipotálamo.

Forterre & Prangishvili (2009) especulam "The principal difference between chimps and us is clearly the number, variety, and, more importantly, the integration loci of elements of viral origin in our genomes. The origin of humanity will certainly be viewed someday as a particular outcome of viral creativity." ["A principal diferença entre chimpanzés e nós são claramente o número, a variedade e, mais importante, os lócus de integração de elementos de origens virais em nosso genoma. A origem da humanidade certamente será vista um dia como um resultado particular da criatividade viral."]

Ou talvez, e é uma sugestão descaradamente especulativa, o Agente Smith, de um outro modo, estivesse certo, mais do que resultado da atividade viral, *somos* vírus.

Referências
Claverie JM (2006). Viruses take center stage in cellular evolution. Genome biology, 7 (6) PMID: 16787527
Forterre P (2006). The origin of viruses and their possible roles in major evolutionary transitions. Virus research, 117 (1), 5-16 PMID: 16476498
Forterre P, & Prangishvili D (2009). The great billion-year war between ribosome- and capsid-encoding organisms (cells and viruses) as the major source of evolutionary novelties. Annals of the New York Academy of Sciences, 1178, 65-77 PMID: 19845628
Harris, J. (1991). The evolution of placental mammals FEBS Letters, 295 (1-3), 3-4 DOI: 10.1016/0014-5793(91)81370-N
Koonin EV, Senkevich TG, & Dolja VV (2006). The ancient Virus World and evolution of cells. Biology Direct, 1 PMID: 16984643
Raoult D, & Forterre P (2008). Redefining viruses: lessons from Mimivirus. Nature reviews. Microbiology, 6 (4), 315-9 PMID: 18311164
Sasaki, T., Nishihara, H., Hirakawa, M., Fujimura, K., Tanaka, M., Kokubo, N., Kimura-Yoshida, C., Matsuo, I., Sumiyama, K., Saitou, N., Shimogori, T., & Okada, N. (2008). Possible involvement of SINEs in mammalian-specific brain formation Proceedings of the National Academy of Sciences, 105 (11), 4220-4225 DOI: 10.1073/pnas.0709398105
Wessner, D. R. (2010). The Origins of Viruses. Nature Education, 3 (9).
Witzany, G. (2008). The Viral Origins of Telomeres and Telomerases and their Important Role in Eukaryogenesis and Genome Maintenance Biosemiotics, 1 (2), 191-206 DOI: 10.1007/s12304-008-9018-0

Resultado: Concurso Cultural GR "Get a Life"

A resposta do enigma do Concurso Cultural GR: Get a Life é:

“Evolution is no linear family tree, but change in the single multidimensional being that has grown to cover the entire surface of Earth."**
["A evolução não uma árvore genealógica linear, mas a mudança de um único ser multidimensional que cresceu cobrindo toda a superfície da Terra."]

Os dígitos correspondem a letras em codificação ASCII. Fazendo a conversão temos: "GAGGUCUAGCUAUGAACCAUUUAGAAUAUAUCGAAUUAGCUAAUUAACGAAGCCAGAUUUGCU
AUGAUACUCUACACACGUGAGGAAQACUGAACGUGUCAUGCUAACGGGGAAAUUAAUACUCA
CGAAUCGAUAAAUGGUUUAGAAAUGUGACUAACAAUAGACAUAAUGGAGAAUUCCAUAUAGA
AUGCGCUAQACGAAAUCAACGGCACGCAUGCUACGCAUGCCAGCGGUCGGUAGUGGAACAAC
UAGUGGACGUAGUGUUAGGUGGAAAGGACCCAUGAGGAAAAUACCAUACGUGAAUCUUGAA
GGUUCGCAUGUGAAUAGUUUGAAGCACGAACCCACUAA".

Usando o código genético universal ou padrão, temos os aminoácidos em símbolos de uma letra:
"E V Stop L Stop T I Stop N I S N Stop L I N E A R F A Met I L Y T R E E X Stop T C H A N G E I N T H E S I N G L E Met Stop L T I D I Met E N S I Stop N A L X E I N G T H A T H A S G R Stop W N N Stop W T Stop C Stop V E R T H E E N T I R E S Stop R F A C E Stop F E A R T H Stop".

Já a partir disso é mais ou menos fácil deduzir a frase. Mas os códigos de parada também podem codificar aminoácidos especiais (modificações de aminoácidos comuns): selenocisteína e pirrolisina.

Tudo isso poderia ser feito tediosamente à mão. Mas algumas ferramentas online facilitam em muito o trabalho: um serviço de OCR converte imagens digitalizadas em textos; para converter binário em caracteres ASCII também há um site; e outra página traduz sequências de ADN e ARN em sequências de aminoácidos.

Mas vamos ao ganhador. Três pessoas acertaram, mas o que enviou a resposta correta por primeiro foi Piter Boll. Ele já foi contatado e o livro: "O que é Vida?" de Lynn Margulis e Dorion Sagan será enviado gratuitamente.*

Parabéns ao Boll e meus agradecimentos a todos os que participaram: seja tentando responder, seja divulgando o concurso.

*Upideite(08/jun/2012): Boll já recebeu o prêmio.
**Upideite(17/jun/2012): A frase original exata é: "Evolution is no linear family tree but change in the single, multidimensional being that has grown now to cover the entire surface of Earth.", no livro "What is Life?" de Lynn Margulis e Dorion Sagan.