O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 813, de 27 de fevereiro de 2007 por Phillip F. Schewe, Ben Stein e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE
QUEBRA ESPONTÂNEA DE SIMETRIA NOS GENES FEMININOS. Uma agregação espontânea de proteínas determina, aleatoriamente, qual dos dois cromossomos X em uma célula feminina permanecerá ativo e qual ficará desabilitado - é o que diz um novo modelo físico. Em todos os mamíferos placentários, as fêmeas das espécies têm duas versões de cromossomo X, enquanto os machos têm apenas um X, mais um cromossomo Y. Para evitar uma super-expressão dos genes dos cromossomos X, as células femininas têm que, virtualmente, "trancafiar" um de seus X. Os cromossomos X são capazes de se encapsular em uma pasta de RNA — produzida por um de seus genes, chamado XIST — que inibe a expressão de todos os seus genes. Porém, até recentemente, não se sabia como as células de uma fêmea sabiam que tinham dois X, como elas escolhiam qual delas trancafiar, ou como mantinham exatamente uma ativa. Experiênicas com ratos — cujo resultado, presumivelmente, se aplica a outros mamíferos — mostraram que, durante as fases iniciais do desnvolvimento, cada célula embrionária tem uma chance de 50-50 de trancafiar um X ou outro. Foi proposto recentemente que um X permanece ativo quando certas proteínas se agregam em um trecho específico do cromossomo, trancafiando seu "gene suicida" XIST. Mas permanecia não esclarecido por que proteínas que flutuam no núcleo, se agragariam em torno de um dos cromossomos, mas não do outro — um exemplo do que os físicos chamam de "quebra espontânea de simetria".
Agora, um artigo a ser publicado na Physical Review Letters descreve um modelo de mecânica-estatística para a agregação das proteínas que explicaria este fenômeno. O modelo se baseia em uma descoberta chave, publicada no ano passado, especificamente que os dois cromossomos X das fêmeas se alinham lado a lado, bem na hora em que um deles deve ser silenciado. Para um valor crítico das enegias de ligação da proteína, mostram os autores, existe uma alta probabilidade de que um exato agregado se forme nas proximidades dos dois cromossomos. O agregado vai, rapidamente, se ligar a um dos X, trancafiando seu gene XIST e impedindo, assim, que o cromossomo se "suicide". O modelo explica, também, como as células podem "contar" seus X. Nos machos, o complexo de proteínas só tem um cromossomo para se ligar, de forma que isso salvará do único X de se suicidar. Em cromossomos não associados ao sexo, um mecanismo similar também pode determinar quais das duas versões de certos genes será expressada e qual será silenciada.
(Nicodemi e Prisco, artigo a ser publicado na Physical Review Letters; Mario Nicodemi da Universidade "Frederico II" em Nápoles, Itália. Ver também: Na Xu et al., Science, 24 de fevereiro de 2006; Bacher et al., Nature Cell Biology, março de 2006; e Donohoe et al., Molecular Cell, 12 de janeiro de 2007.)
TEORIA DAS CORDAS EXPLICA A SUPRESSÃO DE JATO NO RHIC. A Teoria das Cordas argumenta que toda a matéria é composta de fios semelhantes a cordas em um hiperespaço com 10 dimensões, arranjadas de diversas formas. Esta Teoria obteve aclamação de muitos que apreciam a matemática elegante da teoria e têm a ambição de unificar a mecânica quântica e a relatividade geral, e o ceticismo de outros que citam a falta de provas empíricas da teoria. Dizem estes que a Teoria das Cordas não faz qualquer previsão verificável.
Mas isto não é exatamente verídico. Na verdade, a teoria ainda não foi experimentalmente comprovada no reino da gravidade quântica, mas já entrou em jogo no reino das colisões de íons em altas energias, do tipo das conduzidas no Colisor de Íons Pesados Relativístico (Relativistic Heavy Ion Collider = RHIC) em Brookhaven.
A poucos anos atrás, os experimentalistas de cordas tentaram estabelecer uma relação entre o universo a 10 dimensões e o universo de 4 dimensões (as 3 espaciais mais a de tempo) no qual observamos as interações entre partículas cheias de quarks, tais como prótons (para um background ver Physics Today, maio de 2005). Esta dualidade entre a Teoria das Cordas e a Força Nuclear Forte, Cromodinâmica Quântica (Quantum ChromoDinamics = QCD), foi recentemente usada para interpretar alguns intrigantes resultados antigos do RHIC, especificamente a supressão de jatos energéticos de quarks que deveriam emergir da bola de fogo que se forma quando dois núcleos pesados (tais como os de Ouro) colidem de frente. A idéia era que, talvez, o plasma de quarks e gluons (quarks libertados de seus costumeiros agrupamentos em prótons e mésons), não fosse um gás de partículas fracamente interativas (como se pensou originalmente), mas um gás de partículas fortemente interativas, tão fortemente que quaisquer quarks energéticos que pudessem escapar da bola de fogo (que iniciariam uma avalanche secndária, ou jato, ou quarks), seriam rapidamente dissolvidos e despidos de sua energia em seu caminho através do ambiente tumultuoso do plasma de quarks e gluons (Quark-Gluon Plasma = QGP).
Dois novos artigos, de autoria de Hong Liu e Krishna Rajagopal (do MIT) e Urs Wiedmann (do CERN), abordam este problema. O primeiro artigo calcula um parâmetro específico para a supressão de quarks (especificamente, quanto dos quarks, cada um dos quais afixado a uma Corda que se inclina "para baixo" em uma quinta dimensão, são empurrados, à medida em que atravessam o Plasma de Quarks-Gluons), que concorda, com grande aproximação, com o valor experimentalmente observado.
Rajagopal diz que, no segundo artigo, os mesmos autores fazem uma previsão específica testável, empregando a Teoria das Cordas, que se aplica não só nos jatos ausentes de quarks energéticos leves (quarks "up", "down" e "strange"), mas também às temperaturas de fusão ou dissociação de estados interligados de quarks pesados (pares "charm"-"anticharm", ou "bottom"-"antibottom") que se movem através do Plasma de Quarks-Gluons com uma velocidade suficientemente alta, tal como serão produzidos em experimentos futuros no RHIC e no LHC (Large Haron Collider = Colisor de Grandes Hadrons), em construção no CERN. (Physical Review Letters: primeiro artigo na edição de 3 de novembro de 2006; segundo artigo a ser publicado)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
QUEBRA ESPONTÂNEA DE SIMETRIA NOS GENES FEMININOS. Uma agregação espontânea de proteínas determina, aleatoriamente, qual dos dois cromossomos X em uma célula feminina permanecerá ativo e qual ficará desabilitado - é o que diz um novo modelo físico. Em todos os mamíferos placentários, as fêmeas das espécies têm duas versões de cromossomo X, enquanto os machos têm apenas um X, mais um cromossomo Y. Para evitar uma super-expressão dos genes dos cromossomos X, as células femininas têm que, virtualmente, "trancafiar" um de seus X. Os cromossomos X são capazes de se encapsular em uma pasta de RNA — produzida por um de seus genes, chamado XIST — que inibe a expressão de todos os seus genes. Porém, até recentemente, não se sabia como as células de uma fêmea sabiam que tinham dois X, como elas escolhiam qual delas trancafiar, ou como mantinham exatamente uma ativa. Experiênicas com ratos — cujo resultado, presumivelmente, se aplica a outros mamíferos — mostraram que, durante as fases iniciais do desnvolvimento, cada célula embrionária tem uma chance de 50-50 de trancafiar um X ou outro. Foi proposto recentemente que um X permanece ativo quando certas proteínas se agregam em um trecho específico do cromossomo, trancafiando seu "gene suicida" XIST. Mas permanecia não esclarecido por que proteínas que flutuam no núcleo, se agragariam em torno de um dos cromossomos, mas não do outro — um exemplo do que os físicos chamam de "quebra espontânea de simetria".
Agora, um artigo a ser publicado na Physical Review Letters descreve um modelo de mecânica-estatística para a agregação das proteínas que explicaria este fenômeno. O modelo se baseia em uma descoberta chave, publicada no ano passado, especificamente que os dois cromossomos X das fêmeas se alinham lado a lado, bem na hora em que um deles deve ser silenciado. Para um valor crítico das enegias de ligação da proteína, mostram os autores, existe uma alta probabilidade de que um exato agregado se forme nas proximidades dos dois cromossomos. O agregado vai, rapidamente, se ligar a um dos X, trancafiando seu gene XIST e impedindo, assim, que o cromossomo se "suicide". O modelo explica, também, como as células podem "contar" seus X. Nos machos, o complexo de proteínas só tem um cromossomo para se ligar, de forma que isso salvará do único X de se suicidar. Em cromossomos não associados ao sexo, um mecanismo similar também pode determinar quais das duas versões de certos genes será expressada e qual será silenciada.
(Nicodemi e Prisco, artigo a ser publicado na Physical Review Letters; Mario Nicodemi da Universidade "Frederico II" em Nápoles, Itália. Ver também: Na Xu et al., Science, 24 de fevereiro de 2006; Bacher et al., Nature Cell Biology, março de 2006; e Donohoe et al., Molecular Cell, 12 de janeiro de 2007.)
TEORIA DAS CORDAS EXPLICA A SUPRESSÃO DE JATO NO RHIC. A Teoria das Cordas argumenta que toda a matéria é composta de fios semelhantes a cordas em um hiperespaço com 10 dimensões, arranjadas de diversas formas. Esta Teoria obteve aclamação de muitos que apreciam a matemática elegante da teoria e têm a ambição de unificar a mecânica quântica e a relatividade geral, e o ceticismo de outros que citam a falta de provas empíricas da teoria. Dizem estes que a Teoria das Cordas não faz qualquer previsão verificável.
Mas isto não é exatamente verídico. Na verdade, a teoria ainda não foi experimentalmente comprovada no reino da gravidade quântica, mas já entrou em jogo no reino das colisões de íons em altas energias, do tipo das conduzidas no Colisor de Íons Pesados Relativístico (Relativistic Heavy Ion Collider = RHIC) em Brookhaven.
A poucos anos atrás, os experimentalistas de cordas tentaram estabelecer uma relação entre o universo a 10 dimensões e o universo de 4 dimensões (as 3 espaciais mais a de tempo) no qual observamos as interações entre partículas cheias de quarks, tais como prótons (para um background ver Physics Today, maio de 2005). Esta dualidade entre a Teoria das Cordas e a Força Nuclear Forte, Cromodinâmica Quântica (Quantum ChromoDinamics = QCD), foi recentemente usada para interpretar alguns intrigantes resultados antigos do RHIC, especificamente a supressão de jatos energéticos de quarks que deveriam emergir da bola de fogo que se forma quando dois núcleos pesados (tais como os de Ouro) colidem de frente. A idéia era que, talvez, o plasma de quarks e gluons (quarks libertados de seus costumeiros agrupamentos em prótons e mésons), não fosse um gás de partículas fracamente interativas (como se pensou originalmente), mas um gás de partículas fortemente interativas, tão fortemente que quaisquer quarks energéticos que pudessem escapar da bola de fogo (que iniciariam uma avalanche secndária, ou jato, ou quarks), seriam rapidamente dissolvidos e despidos de sua energia em seu caminho através do ambiente tumultuoso do plasma de quarks e gluons (Quark-Gluon Plasma = QGP).
Dois novos artigos, de autoria de Hong Liu e Krishna Rajagopal (do MIT) e Urs Wiedmann (do CERN), abordam este problema. O primeiro artigo calcula um parâmetro específico para a supressão de quarks (especificamente, quanto dos quarks, cada um dos quais afixado a uma Corda que se inclina "para baixo" em uma quinta dimensão, são empurrados, à medida em que atravessam o Plasma de Quarks-Gluons), que concorda, com grande aproximação, com o valor experimentalmente observado.
Rajagopal diz que, no segundo artigo, os mesmos autores fazem uma previsão específica testável, empregando a Teoria das Cordas, que se aplica não só nos jatos ausentes de quarks energéticos leves (quarks "up", "down" e "strange"), mas também às temperaturas de fusão ou dissociação de estados interligados de quarks pesados (pares "charm"-"anticharm", ou "bottom"-"antibottom") que se movem através do Plasma de Quarks-Gluons com uma velocidade suficientemente alta, tal como serão produzidos em experimentos futuros no RHIC e no LHC (Large Haron Collider = Colisor de Grandes Hadrons), em construção no CERN. (Physical Review Letters: primeiro artigo na edição de 3 de novembro de 2006; segundo artigo a ser publicado)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
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