O Nobel da Medicina 2017 foi atribuído aos norte-americanos Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young. pelo seu trabalho e descobertas dos ritmos moleculares que regulam o ciclo circadiano, que dura cerca de um dia (24 horas) e que permite aos seres vivos adaptarem-se às diferentes alturas do dia e da noite.
Sobre a Cronobiologia, escrevemos recorrentemente. Como aqui:
Enigmas do tempo
O rio da consciência
“O tempo é a substância de que sou feito. O tempo é o rio que me transporta, mas eu sou o rio...”. Na sua linguagem poética e ao mesmo tempo retratando uma realidade circular bem ao seu gosto, Jorge Luís Borges define assim esse grande enigma que, aparentemente, todos sentem, mas ninguém sabe muito bem explicar.
Há até mesmo quem negue a existência do tempo. O físico britânico Julian Barbour deu voz a um grupo de cientistas que assim pensa, tendo publicado no final de 1999 um livro, O Fim do Tempo, em que teoriza sobre essa inexistência. Uma das “provas” sobre a existência do tempo é o facto de a nossa consciência nos dar a ideia de movimento, de passado, presente, futuro, num fluxo contínuo, num único sentido.
Porém, afiança Barbour, “nós sabemos que o cérebro quase sempre nos engana. Quando assistimos a um filme, imagens paradas estão a ser projectadas a uma determinada velocidade na tela, e nós vemos apenas um movimento contínuo e não quadro sobre quadro”. Ora, isso é uma completa ilusão, que funciona muito bem. “Acredito que aconteça o mesmo quando o nosso cérebro faz com que vejamos movimento. Entre milhões de imagens registadas no nosso cérebro, ele organiza-as de forma a fazer passar a ideia de movimento”.
Se um dia se provasse que o tempo não existe, que é uma ilusão provocada pelo rio da nossa consciência, qual seria o impacto para a humanidade? “Copérnico, ao descobrir que a Terra não era o centro do Universo, não tinha ideia sobre o que viria depois dele, sobre o que Galileu e Einstein realizaram com base na sua revolução”, nota Barbour. “A teoria sobre a inexistência do tempo pode provocar uma revolução ainda maior nas mentalidades. O problema é que estamos tão acostumados ao tempo que nem sequer paramos para pensar sobre isso”.
Se a ciência (ou mais a filosofia) “matassem” o tempo, o que seria então feito do passado? Barbour afiança: “Seria tão real como agora. O nosso corpo, por exemplo, passa por biliões de pequenas modificações em apenas um segundo. Biliões e biliões de glóbulos vermelhos são criados e destruídos. No fundo, somos pessoas diferentes a cada instante e a nossa consciência faz parte disso”. Já Camões dizia que “o mundo é composto de mudança”...
E a questão da percepção do devir contínuo do tempo? “Cada momento vem com uma gama de possibilidades de experiências e não se pode dizer que uma experiência vem antes da outra”, defende Barbour naquela que será a parte mais controversa da sua teoria. “Esse é o problema da unidireccionalidade do tempo, parece que há uma cronologia, uma impressão tão instintiva e consistente que acreditamos na linha do tempo. Mas uma história pode ser arranjada para parecer cronológica. Algumas mudanças nessa estrutura não deixariam a mesma impressão de continuidade. O cerne da minha teoria questiona isso, porque aprendemos apenas as informações que parecem dar a noção cronológica? É um mecanismo poderoso que resulta da nossa experiência. A minha explicação é a de que apenas os momentos que fazem algum sentido lógico são escolhidos pela mente”.
Por outras palavras, a mente escolhe um “momento” entre muitos, encadeia-o com outros, entre muitos, mas nesse processo há muitos “momentos” ignorados. Onde param esses “momentos” rejeitados pelo rio da consciência?
“Isso é um grande mistério”, reconhece Barbour. “A física de Newton é a forma como entendemos o tempo. Como se houvesse um fluxo na história. Já a física quântica não nos fornece essa imagem, pelo contrário, diz que há várias possibilidades ao mesmo tempo – um objecto pode estar em vários lugares ao mesmo tempo e vários objectos podem estar num único lugar ao mesmo tempo”. Aplicada a todo o Universo, avança Barbour, essa teoria possibilita a existência de vários “agoras” num único e mesmo instante. “O que a física quântica diz é que há várias versões de cada um de nós por toda a parte. No mundo quântico, ocorrem em cada um de nós biliões de coisas a cada momento, mas haverá sempre um outro, no qual cada um de nós nunca entrará. Somos prisioneiros do agora em que vivemos”, defende.
Mesmo perante provas directas da aparente existência do tempo – o envelhecimento, as memórias, o movimento, a própria contagem do tempo (em unidades cada vez mais pequenas e precisas, tornando-o afinal numa das “realidades” mais mensuráveis), Barbour e os adeptos da sua teoria avançam: “O fenómeno está correcto, mas a explicação errada. Pela minha noção de tempo, a explicação deveria ser outra”.
Para o comum dos humanos, seja o tempo o que for objectivamente, ele possui três propriedades inalienáveis.
Primeiro, é irreversível: a ligação das suas partes, ou a ordem da sua sucessão, não pode ser alterada; o tempo passado não volta. Segundo Kant, a razão dessa propriedade é encontrada na aplicação ao tempo do princípio da causalidade. Segundo ele, como as partes que compõem o tempo estão ligadas entre si pela relação entre causa e efeito, sendo a causa na sua essência antecedente do seu efeito, é impossível reverter essa relação. Segundo os escolásticos, esta imutabilidade baseia-se na natureza intrínseca do movimento concreto, em que uma parte é essencialmente anterior à outra.
A segunda característica, o tempo é a medida dos acontecimentos neste mundo, tal como o vemos. Isto levanta um problema teórico, que até agora não foi resolvido. O tempo pode ser uma medida permanente apenas se ele se fizer sentir num movimento uniforme. Mas, para saber da uniformidade de um movimento, precisamos de saber não apenas o espaço percorrido, mas a velocidade a que se realiza, ou seja, o tempo. E assim se entra num ciclo vicioso.
A terceira característica, para aqueles que vêem o tempo em movimento, é a de que tanto o tempo como o movimento são infinitos, ou seja, não tiveram início, não terão fim. Aqui, entramos mais no campo da religião do que da física.
Mas nem todos nós vemos o tempo da mesma maneira.
Muitas vezes, é através de casos extremos de consciências alteradas (por malformações congénitas ou, mais habitualmente, por acidentes que afectam partes do cérebro) que a Ciência tem avançado na compreensão das leituras que o ser humano faz do que chama realidade.
Psiquiatras, psicólogos, neurocirurgiões, entre eles os portugueses Ana e António Damásio, usam essas excepções para melhor compreenderem o senso comum. Um dos mais conhecidos divulgadores, o neurologista norte-americano Oliver Sacks tem publicado regularmente relatos de consciências alteradas, de seres humanos para quem o filme projectado na tela das respectivas consciências corre a velocidades diferentes do normal. Logo, o tempo desses homens e mulheres é diferente. Há, relata Sacks, casos de gente que não tem passado, já que não o recorda minimamente, vivendo apenas um presente muito efémero. Há os que vêem uma realidade parada um ou dois minutos, e que depois a retomam, num ponto do “rio da consciência” muito mais à frente. Para estes últimos, não há um devir contínuo do tempo. Estes casos clínicos parecem dar razão a Barbour: o tempo é uma explicação “lógica” engendrada pelo cérebro e não necessariamente uma realidade exterior ao Homem.
Ainda se tem que avançar muito na compreensão dos mecanismos cerebrais, nomeadamente em saber como o cérebro interpreta “quadros” sucessivos que vai “vendo”, transformando-os, em fracções de segundo, na sensação de devir contínuo, como uma máquina de projecção de um filme.
“Seja qual for o mecanismo, a fusão de discretos quadros visuais ou momentos é um pré-requesito para a continuidade, a fluidez, a consciência do movimento”, diz Sacks. “Tal consciência dinâmica terá provavelmente aparecido primeiro nos répteis, há 250 milhões de anos. Parece provável que um tal rio de consciência não exista num anfíbio, como um sapo, que não mostra nem atenção activa, nem um seguimento visual dos acontecimentos. O sapo não tem um mundo visual ou uma consciência visual tal como os conhecemos, possui apenas uma mera habilidade automática de reconhecer um objecto com a forma de um insecto que entre no seu campo visual, e de disparar a língua em resposta. Há mesmo quem diga que a visão do sapo é, com efeito, nada mais do que um mecanismo apanha-moscas”.
Será então o rio da nossa consciência apenas um mecanismo cinematográfico?
Sacks recorda que há elementos exógenos que parecem ajudar casos clínicos de “congelamento no tempo”. A música é um deles. “Ela parece ser capaz de actuar como uma espécie de modelo ou forma predefinida para que pacientes que tenham perdido as noções de tempo e movimento as possam recuperar. Assim, um doente de Parkinson, no meio de um espasmo, poderá mover-se de novo quando ouve música. Na verdade, muitos deles podem ser totalmente incapazes de andar, mas estar perfeitamente aptos para dançar”.
Os neurologistas usam aqui intuitivamente termos musicais, e falam do Parkinson como uma “gaguez cinética” ou do movimento normal como uma “melodia cinética”. Sacks cita William Harvey, que escrevia em 1627, referindo-se ao movimento animal como “a música silenciosa do corpo”. Sem esse movimento, em aparência ou na realidade, deixa de haver a noção de tempo.
Todo o ser vivo é um relógio
Steve A. Kay tem 44 anos. É um cientista norte-americano, investigador principal no Scripps Research Institute em La Jolla, Califórnia. E, há pouco tempo, descobriu o gene que faz com que as plantas saibam quando devem florir.
Há muito que a comunidade científica suspeitava da existência desse gene-relógio, mas Kay provou que os chamados ciclos circadianos não são, afinal, teorias mais ou menos místicas e metafísicas.
“Sabíamos há já algum tempo que o ritmo de crescimento das plantas é ditado em muito pelas condições de luz”, diz ele numa entrevista à revista The Scientist (número de Fevereiro deste ano, disponível em www.the-scientist.com). “Estávamos a tentar saber como é que a informação sobre a luz se transmitia ao genoma. Sempre fui uma pessoa madrugadora, por isso estava a estudar os genes de manhã. Mas trabalhava com um colega húngaro, que não era propriamente madrugador; ele disse-me que não conseguia reproduzir os dados que eu registava. Já tinha lido alguns trabalhos sobre ritmos circadianos, de B. M. Sweeney, e pensei se o problema com a reprodução dos dados não teria a ver com este ciclo; se não haveria um gene que se ligava de manhã, que se desligava ao início da noite… tropeçámos, literalmente, nele”.
É destes tropeções que a ciência muitas vezes beneficia. Depois das plantas, Kay debruçou-se sobre a mosca da fruta. E a conclusão foi espantosa: ela tem relógios biológicos espalhados por todo o corpo. “Ultrapassou-se o paradigma que dizia que o ritmo circadiano era comandado apenas a partir do cérebro”, diz o cientista, que pretende agora saber se os genes-relógio das várias espécies têm a mesma “assinatura”.
Kay está entusiasmado ainda com outra vertente da sua investigação: “o relógio biológico controla aspectos vitais da divisão celular”, sublinha. “Se um tumor está a dividir-se, há a possibilidade de inibir a divisão celular quando o corpo está menos susceptível a um determinado medicamento”. Mas o que são então os ritmos circadianos. Para já, chamam-se assim porque, na sua maioria, têm períodos de 24 horas, de cerca de um dia, Estes sistemas temporais ditam quando as plantas devem florir, forçam as pessoas a adormecer nos locais de trabalho, impelem os pássaros a migrar para sul, influenciando uma série de outras actividades. Há ritmos que obedecem ao fluxo das marés, às fases da lua, ou ao período de traslação da Terra em volta do Sol (neste caso, circanual, pois é de cerca de um ano).
Que organismos têm estes ritmos. Cada vez se descobre que mais. Desde o bolor do pão aos seres humanos, passando pelo arroz, pela mosca da fruta ou pelos ratos. Parece que os genes-relógio das plantas são idênticos, bem como os encontrados nos mamíferos. Embora todos estes organismos partilhem o mesmo mecanismo básico, os componentes individuais diferem, sugerindo que os relógios biológicos se desenvolveram independentemente.
O que faz actuar os ritmos circadianos? A luz é, aparentemente, o principal factor, ligando-os e desligando-os, mas a temperatura também tem o seu papel. Os criptocromos, detectores de luz que se encontram em quase todos os organismos, transmitem sinais aos genes circadianos e às proteínas, um conjunto conhecido como o oscilador central, que mantém o relógio sincronizado. Os mamíferos detectam a luz através dos olhos, e os componentes do seu oscilador estão centralizados no núcleo supraquiasmático, no hipotálamo. No entanto, as plantas, dependem fortemente da luz para dela obterem energia, por isso têm receptores de luz espalhados por toda a sua estrutura.
Os relógios biológicos controlam uma série de comportamentos, desde a fissão binária nas bactérias até aos ciclos de sono-vigília nos humanos, passando pelos seus padrões de alimentação. São os ritmos circadianos que regulam o nitrogénio fixado pelas cianobactérias; quando os esporos espalham os seus componentes reprodutivos; quando os pássaros migram; ou quando alguns mamíferos hibernam. Nas plantas, os processos circadianos incluem o crescimento do caule, o florescimento sazonal, a fotossíntese, os movimentos das folhas, a assimilação de gases, os metabolismos carbónico e sulfuroso.
E o que é que acontece quando o relógio biológico fica desregulado? Dá-se uma arritmia nas plantas, havendo florescimentos extemporâneos, se os genes-relógio sofrem mutações ou os estímulos exteriores são baralhados. Nos humanos, as flutuações hormonais causadas pelo envelhecimento alteram as amplitudes dos seus ritmos circadianos, afectando o sono ou a disposição. Uma doença, chamada síndroma da fase avançada do sono, regula o relógio quatro a cinco horas mais rápido que o normal, forçando as pessoas a caírem de sono ao fim da tarde e a despertarem de madrugada. Um dos efeitos mais comuns e experimentados é o do jet leg, quando o organismo sai de uma determinada zona do globo e é colocado numa outra muito afastada, em curto espaço de tempo – numa viagem de avião. Até que se adapte aos ritmos de luz e sua ausência no novo local, o organismo vive como se estivesse a receber os impulsos do sítio de onde partiu. Os ritmos circadianos são ainda importantes nos ritmos de actividade cerebral, regeneração celular e outras actividades biológicas ligadas a este ciclo de 24 horas. A ciência que estuda os ritmos biológicos chama-se cronobiologia.
Foram feitas experiências com animais colocados em escuridão total por largos períodos de tempo e, a dada altura, os seus ritmos biológicos entram em anarquia, sem demonstrar qualquer padrão de comportamento previsível. Este tipo de pesquisas influenciou o design dos ambientes das naves espaciais, com sistemas a imitarem o ciclo de noite e dia e a beneficiarem bastante o comportamento e o bem-estar dos astronautas. Parece que, nos mamíferos, incluindo os humanos, a informação sobre a não existência de luz faz a glândula pineal segregar melatonina, uma hormona que atinge o pico da produção à noite e o diminui gradualmente de dia.
Em países onde a luz solar é escassa durante metade do ano – o norte da Europa, por exemplo – regista-se nessa altura um pico de depressões ou de suicídios. A maneira mais directa de obstar a isso é colocar as pessoas mais afectáveis sob banhos diários de luz artificial. Foi apenas em 1980 que um psiquiatra norte-americano, Alfred Lewy, descobriu que a luz brilhante acima dos 2500 lux (o equivalente a um dia de sol na Primavera, contra os 500 lux artificiais que estão presentes num escritório) abranda a libertação de melatonina e aumenta a produção de seratonina, a chamada “hormona da boa disposição”.
Está igualmente provado que o aumento ou diminuição da luz solar e da duração dos dias, na Primavera, ou no Outono, favorecem a ocorrência de crises em algumas doenças mentais, como a bipolar, ou o aparecimento de depressões. A questão está mais no carácter de transição e mudança destas estações, com algumas pessoas a terem mais dificuldade a adaptarem-se às novas condições, levando a descompensações. Nestas duas estações intermédias há um aumento de suicídios, sobretudo nos países mais próximos dos pólos, onde é ainda mais acentuada a diferença da duração dos dias e do tempo de luz solar. No caso dos doentes bipolares, há mais crises de euforia na Primavera e mais crises depressivas no Outono. Além disso, mundialmente, regista-se na Primavera um aumento das psicoses e de crises em doentes esquizofrénicos.
Pode ler mais sobre ritmos circadianos circanuais e outros, aqui, aqui, aqui, aqui, aqui, aqui, aqui, aqui, aqui, aqui ou ainda aqui.
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