p Imagine que você pudesse deixar de ter o tamanho humano por um tempo e encolher para o tamanho de uma bactéria, cerca de um milionésimo de sua estatura atual. Nesta escala, você deixaria de ser limitado pela gravidade e, em vez disso, descobriria que a viscosidade é o fator dominante, fazendo com que o ar parecesse mais nadar em um pântano gloopy. p Hordas de outras bactérias passam zumbindo, alimentado por motores rotativos reversíveis que os impulsionam em até 20 vezes o comprimento de seu corpo por segundo. Esse é o tipo de velocidade que, relativamente falando, você precisaria de um motor para alcançar o mundo humano.

p A comida é fácil de encontrar; os nutrientes simplesmente pousam em sua superfície por meio da difusão molecular. Outros aspectos da vida bacteriana são talvez mais familiares:bactérias, assim como criaturas maiores, são caçados por predadores e infestados por patógenos.

p Esses universos do Tom Thumb não fazem muito sentido para nós, humanos, que estão mais acostumados a lidar com coisas que podemos ver e tocar. De fato, éramos alheios ao mundo microbiano até que Robert Hooke inventou o microscópio em 1665 - uma façanha que se tornou possível com o advento do vidro de alta qualidade e a emergente ciência da óptica.

p A vida é cheia de surpresas

p A partir desse despertar, surgiu uma compreensão da absoluta complexidade da vida. Isso é algo que ainda estamos lutando hoje, como mostrado pelo fato de que uma colher de chá média de água, o solo ou o gelo estão repletos de milhões de micróbios que nunca foram contados ou nomeados.

p Essa diversidade estonteante está ocupada ganhando a vida em todos os cantos e recantos imagináveis ​​da Terra. Na sua boca existem até 100, 000 bactérias em cada dente sozinho. Há um verdadeiro zoológico de bactérias festejando em nossos depósitos diários nas grades de trens e ônibus, assentos e outras parafernálias - para não mencionar as bactérias comedoras de carne.

p Isso é difícil o suficiente para entender, mas fique conosco enquanto descemos para um muito menor, arena mais complexa e totalmente mais estranha.

p Menor ainda

p Abaixo na escala frequentada por partículas subatômicas, a viscosidade não dá uma olhada - as coisas são orquestradas por princípios quânticos onde a causalidade, localidade e realismo estão fora da janela.

p Aqui, em meras femtometres, ou milionésimos de um bilionésimo de um metro, partículas como elétrons não são partículas no sentido tradicional. Eles podem efetivamente estar em vários lugares (e se mover em várias direções) ao mesmo tempo e se comportar como ondas - uma propriedade que abriu o caminho para os microscópios eletrônicos.

p Isso pode não soar mais tangível ou relevante do que os rabiscos no quadro branco de um físico, mas a evidência de sua realidade está aí para ver, tanto na forma de demonstrações experimentais de efeitos de onda de partículas quanto na gama de tecnologia moderna que usa efeitos quânticos, como relógios atômicos ou outras práticas, se assustador, usa.

p Talvez um dia em breve teremos até computadores quânticos (basta perguntar a Justin Trudeau, embora na verdade ele lute com os detalhes também).

p Processos vivos na escala subatômica

p Mas o que a física quântica tem a ver com os seres vivos?

p Considerando que os microscópios convencionais colocaram a escala de micrômetro em foco (seguida pela versão eletrônica, que estendeu a resolução em várias ordens de magnitude), aqui no século 21, podemos observar a escala atômica de nanômetros, ou bilionésimos de um metro, graças aos lasers de raios-X.

p Esta tecnologia já registrou alguns vislumbres espetaculares dos processos moleculares que sustentam algumas das funções mais básicas da vida, como fotossíntese e detecção de luz.

p Filmes feitos a partir de imagens instantâneas de raios-X (que podem gerar incríveis 100 trilhões de imagens por segundo) mostram o funcionamento interno da máquina molecular durante a fotossíntese - um processo em que átomos de magnésio, rodeado por proteínas, dividir a água e digerir o dióxido de carbono como alimento em todas as plantas verdes. A natureza usa esse mesmo mecanismo, em combinação com reações de transferência de elétrons, para gerar praticamente todo o oxigênio respirado na Terra.

p Filmes semelhantes mostram o que acontece quando a luz atinge sua retina e se envolve com uma proteína fotossensível.

p Isso representa mais do que uma simples curiosidade - a imagem dessa forma pode fornecer insights sobre uma ampla gama de moléculas biologicamente e farmaceuticamente importantes, o que, por sua vez, pode potencialmente ajudar no desenvolvimento de medicamentos mais eficazes. E isso sem mencionar as implicações para a ecologia em se chegar a um entendimento de grão fino da fotossíntese, a sala de máquinas do reino vegetal e as miríades de criaturas que dependem dele.

p Essas tecnologias revelam as intrincadas conexões entre os processos subatômicos e ecológicos.

p Toda uma nova indústria construída em pequenas

p O rápido desenvolvimento do campo da nanociência e da tecnologia - uma derivação adicional dos princípios quânticos - deu origem a uma grande quantidade de usos prospectivos. Isso inclui a promessa da nanobiotecnologia de desenvolver novos, medicamentos mais eficazes para condições como hipertensão, assistida pela visão dessas moléculas proporcionada por lasers de raios-X.

p Depois, há a bionanociência mais pró-ativa que visa, entre outras coisas, para simular mecanismos biológicos com tanta precisão, agora você pode dar um passeio virtual por uma célula cancerosa enquanto ela é atacada por nanopartículas contendo drogas.

p Estamos, portanto, entrando em uma era de "manufatura molecular". E no horizonte estão os "nanorrobôs" - cavalos de trabalho em escala molecular pequenos o suficiente para manipular processos moleculares dentro das células. Talvez um dia eles sejam sofisticados o suficiente para entregar medicamentos a locais moleculares específicos ou até mesmo realizar cirurgias.

p A força invisível

p Estes não são designs com os quais os humanos possam interagir diretamente, não menos porque eles estão funcionando em um ambiente que mal podemos começar a imaginar, dada a nossa escala métrica, realidade de senso comum. Isso também significa que, caso esses processos tenham um outro lado prejudicial, não sabemos como lidar com eles.

p Para fazer backup da escala de tamanho, temos procedimentos como avaliações de impacto ambiental, administração de produtos e testes de toxicologia. Como esses conceitos se encaixam, se em tudo, com o advento de estruturas moleculares nano-projetadas? É perfeitamente possível que nossas lixeiras eletrônicas em centros de reciclagem (ou mesmo aterros sanitários) possam um dia ficar cheias de nanoestruturas complexamente projetadas com consequências ambientais desconhecidas.

p Isso é possivelmente fantasioso, mas, no entanto, existem problemas potenciais com nanopartículas à base de minerais já encontradas em cosméticos, tintas, roupas e outros produtos. Alguns têm caminhos bem definidos para o mundo exterior, saindo de nossos chuveiros e pias para se esgueirar pelas estações de tratamento de esgoto. O que eles podem fazer tendo "se tornado selvagens" em cursos de água e solos é uma incógnita, embora algumas indicações possam vir de seus irmãos mais velhos, como lodos finos ou microplásticos, cujas superfícies podem se tornar portadoras de poluentes orgânicos e inorgânicos.

p Atualmente, essas questões não são grandes para o setor de água. Mesmo as muito elogiadas estações de tratamento de águas residuais Classe A lidam apenas com patógenos, tendo pouco interesse em nutrientes, produtos químicos, microplásticos ou nanopartículas.

p Mas o tamanho das nanopartículas, forma, área de superfície, aglomeração e comportamento em um ambiente mais amplo tornam difícil conceber a melhor forma de regulá-los. Além disso, houve poucos estudos regulatórios sobre nanopartículas em que o perigo e a exposição foram considerados juntos, portanto, é difícil fornecer uma avaliação de risco abrangente.

p E essas são variantes relativamente "inertes". A falta de conhecimento pode se tornar mais premente se os nanorrobôs se tornarem selvagens.

p Nada simplesmente vai embora

p Devemos ser suficientemente avançados como sociedade para perceber que tudo o que fabricamos deve ser contabilizado. Nada simplesmente "vai embora" - mesmo as coisas que são muito pequenas para serem vistas.

p Ao contrário da poluição ou lixo, este é o caminho, bem abaixo naquele mundo invisível, dificultando a formação de um eleitorado político em torno da questão.

p Apesar disso, avanços em nossa compreensão das profundas conexões entre processos em escala atômica e moléculas biológicas naquele minúsculo, mundo minúsculo serve para aprofundar, se não transformar, a maneira como consideramos os processos ecológicos - e, por implicação, "seres vivos", não importa o quão invisível. p Esta história foi publicada como cortesia de The Conversation (sob Creative Commons-Atribuição / Sem derivados).