Microscópio

O olho humano tem um limite de resolução de cerca de 0,2mm, ou seja, não tem a capacidade de distinguir dois pontos que distam entre si menos de 0,2mm. Para conseguir ultrapassar esta barreira, o Homem criou equipamentos de ampliação de imagem, nomeadamente lupas, microscópios e telescópios. Os microscópios têm que produzir uma imagem ampliada da amostra, para poder visualizar os detalhes pequenos que a amostra possua com o olho humano.

O microscópio foi aperfeiçoado no século XVII pelo físico britânico Robert Hooke. Algumas das observações feitas por Hooke foram posteriormente referidas pelo cientista holandês Anton van Leeuwenhoek, que no final do mesmo século já tinha observado células sanguíneas, bactérias e estruturas dentro das células animais utilizando um microscópio de luz visível. Durante o século XVIII, várias invenções tecnológicas e melhoramentos no design dos microscópios fizeram com que ficassem bastante populares em diversas áreas: biologia, zoologia, geologia, entre outras.

No inicio do século XX descobriu-se que, usando eletrões acelerados em vácuo, estes se comportariam do mesmo modo que a luz (fotões). E também se descobriu que usando campos elétricos e magnéticos, era possível controlar a trajetória dos eletrões, da mesma maneira que as lentes de vidro controlam a luz. Essa descoberta resultou na invenção do microscópio eletrónico. O primeiro microscópio eletrónico foi, assim, criado em 1931 por Ernst Ruska e Max Knoll na universidade de Berlim, Foto 1.

Foto 1  – A microscopia eletrónica utiliza outra fonte de radiação que não a luz (fotões). Neste caso utiliza-se um feixe de eletrões que irá interagir com a amostra. Normalmente são utilizados os Microscópio Eletrónico de Varrimento e o Microscópio Eletrónico de Transmissão. O primeiro  permite a visualização da superfície das amostras, criando uma aparência de tridimensionalidade. Contudo, não possui uma resolução tão elevada como a do microscópio eletrónico de transmissão. O modo de funcionamento do Microscópio Eletrónico de Varrimento é muito semelhante ao do microscópio de luz convencional, tendo como grande diferença o facto de a fonte de radiação serem eletrões e não luz (fotões). Nas décadas de 1950 e 1960 foram comercializados os primeiros microscópios eletrónicos de transmissão. As diversas lentes – condensador, objetiva e projetora – atuavam no feixe de eletrões e produziam a imagem ampliada da amostra que transmitia parte do feixe.

Microscópio de Luz (MOC)

Existem diversos tipos de microscópios de luz, dependendo do modo como o feixe de luz atinge a amostra. O microscópio pode ser usado em modo de transmissão, que é o que acontece no microscópio de luz convencional, ou pode ser em modo de reflexão como o microscópio de luz de dissecção, em que a imagem é ampliada pelas lentes usando a reflexão da luz na superfície da amostra, Foto 2 .

Foto 2 – O microscópio de luz / Microscópio Ótico Composto é um instrumento que usa a luz visível para produzir uma imagem ampliada da amostra que é depois visualizada num sistema de imagem. A amostra é colocada antes do ponto de foco da lente objetiva e a imagem é depois ampliada pela lente ocular, para um plano conveniente para o utilizador.

Existem dois componentes importantes na formação das imagens: a lente objetiva que recolhe a luz difratada pela amostra e que forma uma imagem real, ampliada e invertida perto da ocular e o condensador que foca o feixe de luz numa pequena área da amostra para que só essa área possa ser analisada.

Para a visualização de amostras neste equipamento, estas têm de ser oticamente transparentes, como é uma secção fina de tecido biológico. Usando diferentes colorações é possível revelar certos componentes da célula, pois as colorações (ou seja, conjuntos de químicos que absorvem a luz em diferentes comprimentos de onda) têm afinidade para zonas especificas da amostra.

A coloração utilizada rotineiramente na microscopia de luz para células eucarióticas é a Hematoxilina-Eosina, pois é uma coloração topográfica, ou seja, distingue o núcleo do citoplasma das células. Os núcleos ficam corados de roxo pela Hematoxilina e o citoplasma fica corado de rosa devido à Eosina.  

Microscopia crioeletrónica

A técnica de microscopia crioeletrónica (cryo-EM) é uma modalidade de imagiologia essencial para o estudo das estruturas de moléculas biológicas e complexos macromoleculares no seu ambiente fisiológico.

Vem acrescentar melhorias às técnicas de microscopia eletrónica convencional sendo pois, uma variante de microscopia eletrónica de transmissão a temperaturas criogénicas (muito baixas), e daí a designação. A cryo-EM veio simplificar e melhorar a obtenção da imagem de biomoléculas, tendo vindo a contribuir para a compreensão dos processos biológicos que ocorrem dentro das células, anteriormente de impossível visualização.

Referências:

M. Slater, «A method for the examination of the same cell using light, scanning and transmission electron microscopy.», Biotech. Histochem., vol. 1, n. 2, pp. 63–8, Jan. 1991. [15] P. J. Goodhew, F. J. Humphreys, e R. Beanland, «Electron microscopy and analysis», Ann. Phys. (N. Y)., vol. 54, p. 258, 2001.

https://tecnico.ulisboa.pt/pt/noticias/criomicroscopia-electronica-vence-premio-nobel-da-quimica-2017/

Biodiversidade

A enorme variedade de formas de vida, que se manifesta através de diferenças como, por exemplo, o tipo de nutrição, de respiração, revestimento do corpo, modo de vida ou tamanho chamamos, biodiversidade.

Foto – Árvore morta numa floresta temperada. Um ecossistema é um sistema dinâmico formado pela comunidade, pelo biótopo e pelas inter-relações que se estabelecem entre eles. Os ecossistemas podem ser aquáticos ou terrestres. O conjunto de organismos vivos (meio biótico) de um ecossistema que estabelecem relações de interdependência entre si forma uma comunidade biótica (biocenose) e a área geográfica (meio abiótico) onde vive uma comunidade designa-se biótopo. Dentro desta comunidade no tronco de árvore existem diferentes populações. Cada população é constituída por grupos de organismos pertencentes à mesma espécie que interagem entre si e que ocupam uma determinada área geográfica num dado período de tempo. O local no biótopo onde vive uma determinada espécie é o seu habitat. A dimensão do habitat varia de acordo com a espécie considerada.

A biodiversidade inclui o material genético e os diferentes níveis de organização da vida, desde os seres vivos mais simples e as relações que se estabelecem entre si e com o meio até às organizações, mais complexas, como os ecossistemas.  

Viagem ao Pré-Câmbrico das Formações ferríferas bandadas – BIF

As Formações ferríferas Pré-Câmbricas, conhecidas genericamente como formações ferríferas bandadas (Banded Iron Formation – BIF), são únicas ao longo do registro sedimentar, face aos processos de formação (não atualísticos) e às potencialidades  minerais.

Formação  ferrífera  é  uma  rocha  sedimentar  química  rica  em  ferro  com  ocorrência delimitada  a  determinados  intervalos  do  tempo  geológico,  em  especial  no  registro estratigráfico do inicio do Pré-câmbrico. A  denominação  teve  origem  nas  descrições  de  depósitos  da  região  do  Lago  Superior (Canadá)  como  uma  rocha    enriquecida  de  ferro  (iron-bearing  rock).  Posteriormente estas formações ferríferas foram definidas como  “um  sedimento  químico, finamente  laminado,  com  15%  ou  mais  de  ferro  de  origem  sedimentar,  podendo  apresentar, comumente,  mas  não  necessariamente,  camadas  de  chert”.  A  maioria  das  formações  ferríferas contém  cerca  de  30%  em  peso  de  ferro,  normalmente  na  forma  de  óxidos,  além de  sílica.

Os registros de formações ferríferas mais antigos conhecidos são os da região de Isua, oeste da Groenlândia, datados de 3,8 Ga e relacionados a núcleos cratónicos do Arcaico, Figura 1. Outros exemplos de idade arcaica ocorrem associados a sequências do tipo greenstone belt, com idades entre 3,5 a 2,5 Ga, nos quais se inserem as ocorrências do Grupo  Nova Lima de Minas Gerais, Brasil. O registro das maiores ocorrências (em tamanho e volume de depósito) ocorreu  há  aproximadamente 2,5 Ga, devido ao tamanho das bacias de Hamersley, na Austrália, situado entre 2,6 a 2,45 Ga, assim como de Transvaal, na África do Sul, de idade aproximada entre 2,5 a 2,3 Ga. Associados a esse intervalo de tempo encontram-se os  depósitos brasileiros do Grupo Itabira, no Quadrilátero Ferrífero, e Grão Pará, na Serra dos Carajás.

Figura 1 – Abundância das formações ferríferas ao longo do Pré-câmbrico. O tempo decorre da esquerda para a direita. O eixo das ordenadas, não quantificado, representa uma estimativa subjetiva da abundância, relativa ao volume de depósitos do Grupo Hamersley. É marcante a interrupção da deposição ferrífera por volta de 1,8 Ga, com o retorno das ocorrências destas formações no Neoproterozóico, entre 0,8 e 0,6 Ga, geralmente associadas a depósitos de glaciares.  As formações ferríferas do intervalo de tempo compreendido entre 3,8 e 1,8 Ga são mineralógica e  quimicamente similares, constituídas por hematite,  magnetite, sílica e carbonatos, sendo o mais comum a siderite, localmente  pirite, e outros minerais indicativos de condições anóxicas durante a deposição.

Origem  e  evolução

A  inexistência  de  ambientes  modernos  de  deposição  de  formações  ferríferas  dificulta  a formulação  de  modelos  genéticos,  de  tal  forma  que  não  há  consenso  sobre  os  mecanismos  de precipitação,  génese  das  bandas,  influência  de  processos  biológicos  assim  como  a proveniência do  ferro.

Atualmente,  as  águas  oceânicas  contém  menos  de  uma  parte  por  bilhão  de  Fe,  em virtude  de  o  ferro  ser  relativamente  insolúvel  na  sua  forma  oxidada  (Fe³+).  A  maior  parte  das formações  ferríferas  são  mais  antigas  que  1,8  Ga  e  admite-se  que  estas  foram  formadas num  período  que  a  atmosfera  tinha  pouco oxigénio  livre  e  as  águas  marinhas  continham  abundancia  de  (Fe²+).  Este  ferro  precipitou-se em  regiões  de  correntes  ascendentes  ao  entrar  em  contato  com  águas  superficiais  oxidantes. Segundo  alguns geocientistas a  proliferação  de  organismos fotossintetizantes  terá sido  o  responsável  pelo  aumento  do  teor  de  oxigénio  dos  oceanos  e, consequentemente,  pela  deposição de  ferro na  sua  forma oxidada  (Fe³+).

As formações ferríferas do intervalo de tempo compreendido entre 3,8 e 1,8 Ga são mineralógica e  quimicamente similares, constituídas por hematite,  magnetite, sílica e carbonatos, sendo o mais comum a siderite, localmente  pirite, e outros minerais indicativos de condições anóxicas durante a deposição.

De acordo com a hipótese Snowball Earth, os BIFs neoproterozóicos surgiram em consequência da acumulação de ferro dissolvido nos oceanos, isolados da atmosfera por espessa camada de gelo que recobriu a Terra. A precipitação das formações ferríferas, de acordo com o mencionado modelo, teria se dado após o degelo, com a mistura de águas ricas em ferro dissolvido com águas oxigenadas, provavelmente por meio de circulações oceânicas associadas a correntes ascendentes.

Três condições básicas para o sítio deposicional  têm sido apontadas como necessárias para a deposição da formação ferrífera: estabilidade tectónica por período de aproximadamente um milhão de anos, suficiente profundidade e geometria do corpo de água que permita  a livre circulação do ferro dissolvido, acrescida ainda  da existência de fitoplancton. Essas  premissas têm por base a relativa ausência de material epiclástico na maioria das formações ferríferas conhecidas, com raras exceções, Figura 2.  

Figura 2 – As BIF são as principais precursoras dos depósitos de ferro mundiais e acumularam-se quase que exclusivamente durante intervalo de tempo pré-câmbrico (3,8-1,8 Ga), em fundos marinhos eoarqueanos (~3,8 Ga) a paleoproterozoicos (~1,9 Ga).  Após cerca de um bilhão de anos, as BIF reapareceram brevemente no registro geológico, entre 0,8-0,6 Ga (~0,8 Ga), associadas a períodos de glaciação –  Snowball Earth. O período entre ~2,65-1,85 Ga correspondeu ao pico global da sedimentação de ferro. Este pico deposicional máximo das BIF ocorreu na transição Neoarqueano-Paleoproterozoico, com a deposição das BIF da Bacia de Hamersley (~2,5 Ga).

Numa atmosfera oxidante, como a que se desenvolveu ao longo do Fanerozóico, o ferro ferroso (solúvel) oxida-se e passa a ferro férrico, tornando-se insolúvel. Nestas condições, o transporte deste elemento químico dos continentes para o mar faz-se por via detrítica, sob a forma de minerais oxidados, no geral associados às argilas.

As evidências de Vida na Terra durante o Arcaico são encontradas apenas em algumas rochas, mas este facto não significa que não tenha sido abundante. É importante distinguir claramente entre a presença de Vida e a sua preservação. A ausência de fósseis não deve ser interpretada com ausência de Vida. No Éon Arcaico a dificuldade é acrescida pela raridade de rochas e, como tal, do registo fóssil. O conhecimento atual das formas de Vida existentes na Terra durante o Arcaico é baseado em evidências diretas e indiretas. As primeiras referem-se ao conteúdo fossilífero dos estratos sedimentares, enquanto as segundas, resultam de determinações isotópicas de compostos, cuja origem possa ter sido biológica.

Terá o ferro das “BIF” sido precipitado em  regiões  de  correntes  ascendentes  ao  entrar  em  contato  com  águas  superficiais  oxidantes? Terá a proliferação  de  organismos fotossintetizantes  sido  responsável  pelo  aumento  do  teor  de  oxigénio  dos  oceanos  e, consequentemente,  pela  deposição de  ferro na  sua  forma oxidada  (Fe³+)?   

Ostracodos – indicadores estratigráficos e ambientais

Os ostracodos, do grego ostrákon, que significa carapaça, são microcrustáceos com carapaça bivalve de natureza carbonatada que envolve todo o corpo e os respetivos apêndices.

A principal característica dos crustáceos é a presença de 2 pares de antenas. Exibem no seu corpo apêndices com formas e funções variadas. O sistema digestivo é completo com boca e ânus. O sistema circulatório é aberto ou lacunar, com hemocianina como pigmento respiratório. As troca gasosas são feitas através de brânquias. A excreção é feita pelas glândulas verdes e o sistema nervoso é constituído por uma cadeia ganglionar ventral.

Os ostracodos possuem diferentes estilos alimentares, podendo ser filtradores, escavadores, detritívoros, herbívoros ou carnívoros predadores. Relativamente aos modos de vida, segundo os ostracodos podem ser: bentónicos, planctónicos, podem viver em ou entre plantas e colónias de animais, podem ser parasitas ou viver em comensalismo com outros crustáceos e equinodermes.

A carapaça adulta tem em média um comprimento entre 0,5 e 8 mm, por ser de natureza carbonatada, facto que permite o seu registo fóssil. O seu registo fóssil é extenso, existindo desde o início do Ordovícico até à atualidade, em sedimentos marinhos e não marinhos, fornecendo uma fonte para perceber a evolução dos dados ecológicos.

Os ostracodos são encontrados em todos os ambientes aquáticos e semiterrestres e algumas espécies apresentam que várias espécies mostram grande tolerância a flutuações de temperatura e salinidade e desenvolvem-se em condições extremas, como fontes termais.

Como grande parte dos géneros de ostracodos do Mesozoico não possuem representantes atuais, as interpretações paleoecológicas são feitas por comparações com géneros recentes semelhantes, com base no contorno e ornamentação da carapaça, presença de bolsa incubadora, sulcos e outros elementos morfológicos. Através de variações visíveis de tamanho, ornamentação e ocorrência ou desaparecimento de espécies, é possível obter dados úteis sobre a ecologia, hidrologia e química da água em ambientes onde outros organismos não o possibilitam.

A diversidade entre espécies é definida pela sensibilidade dos ostracodos a fatores ambientais como a salinidade, temperatura, profundidade, alimento disponível, substrato e oxigénio dissolvido. A carapaça dos ostracodos é uma fonte de calcite viável para análise geoquímica através da partição de elementos-traço (por exemplo, O2 e C) e fracionamento de isótopos estáveis (por exemplo, Mg, Ca e Sr).

Em ambientes margino-marinhos, os parâmetros físicos e químicos da água podem sofrer alterações fortes numa escala de tempo curta e o grau de variabilidade destes parâmetros pode mudar dependendo da estação do ano e clima local. Como resposta a essa variabilidade ocorre a presença ou desaparecimento de espécies de ostracodos ao longo do tempo.

Os ostracodos são bons indicadores estratigráficos e ambientais sendo utilizados como proxies na reconstrução de alterações ambientais. A ocorrência dominante de determinada espécie numa associação, e a composição dessa associação, combinando a geoquímica da carapaça e os dados obtidos por outros microfósseis permite obter uma ideia das fases transgressivas e regressivas, a variação do nível do mar e a influência entre águas marinhas e água doce em ambientes margino-marinhos.

A principal vantagem dos ostracodos em relação a outros grupos de microfósseis reside no facto de estarem presentes em todos os tipos de ambientes aquáticos. Por isso podem ser usados na determinação de biozonas estratigráficas em todos os tipos de fácies, são especialmente úteis em depósitos lacustres e salobros por serem dos poucos organismos presentes.

Como crustáceos, o seu crescimento é feito através de mudas sucessivas da carapaça. Um espécime de ostracodo passa em média por 8 mudas, até atingir o último estádio ontogénico, a forma adulta.

A reprodução nos ostracodos ocorre maioritariamente de forma sexuada, podendo em algumas espécies de água doce, onde não foram identificados machos nas associações, fazer-se por partenogénese, como é o caso da espécie Callistocythere littoralis.

Para que a reprodução ocorra e que seja garantida a diversidade das espécies é necessário que o meio seja oxigenado, que a temperatura e a espessura da coluna de água tenham um determinado valor específico e que estejam disponíveis alimentos e nutrientes suficientes. Caso estes fatores não coexistam, a diversidade será restrita.

Figura 1 A classe Ostracoda é hoje dividida em duas subclasses, Myodocopa e Podocopa. A primeira divide-se nas ordens Myococopida e Halocyprida que contêm géneros exclusivos de ambiente marinho. A segunda está dividida em 3 ordens, Platycopida, Podocopida e Paleocopida. A ordem Platycopida contém espécies exclusivamente marinhas. A ordem Podocopida é a mais diversa e ampla e contém espécies que habitam ambientes marinhos, salobros e de água doce. A ordem Paleocopida contém sobretudo espécies de ambientes marinhos superficiais.

Fontes consultadas:

Horne, D. J.; Cohen, A. & Martens, K. (2002). Taxonomy, Morphology and Biology of Quaternary and Living Ostracoda, in Holmes, J. A. & Chivas, A. R. (Eds). The Ostracoda: Applications in Quaternary Research. American Geophysical Union, Geophysical Monograph, 131, pp. 5-36

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