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Por que os fios ficam enrolados o tempo todo


A ciência pode explicar por que é tão difícil de evitar nós? Quem nunca teve um fio enrolado?
Getty Images/BBC
Você já se perguntou, talvez quando estava desesperado tentando desfazer um nó, por que as coisas se emaranham em vez de se comportarem da maneira que gostaríamos?
Por mais cuidado que você tenha, objetos como o fone de ouvido do celular, a mangueira com que você rega as plantas do jardim, os cabos do secador de cabelo… e até mesmo nosso próprio cabelo, exigem uma certa atenção que, às vezes, é difícil de dispor em determinados momentos.
Talvez, para nos consolar, possamos recorrer à ciência e usar a Segunda Lei da Termodinâmica, que afirma que todos os sistemas fechados tendem a maximizar a entropia, uma medida de desordem.
O Universo, em poucas palavras, tende ao caos.
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Mas se isso não for suficiente, talvez os emaranhados deixem de ser tão irritantes se, ao desenrolá-los, você tiver em mente que eles são essenciais para a vida… literalmente: estão no DNA.
Desordem natural
Vale lembrar de antemão que nem todos os nós são iguais. Alguns podem ser incrivelmente úteis para salvar vidas.
Embora hoje a maioria das pessoas só aprenda a amarrar o cadarço, no passado aprender a fazer múltiplos nós era uma habilidade indispensável.
Os nós são, na verdade, uma tecnologia que nossos ancestrais descobriram antes da roda. Sem eles, você não consegue tecer um pano ou amarrar uma ponta de lança em um pedaço de pau.
E embora seja verdade que na vida moderna não haja muita necessidade de fazer suas próprias lanças, para certos grupos, como pescadores, marinheiros, cirurgiões ou alfaiates, continua sendo fundamental saber como entrelaçar os fios.
Mas, inclusive eles, provavelmente se deparam com nós inoportunos de vez em quando… por que eles aparecem quando a gente não quer?
Um cientista tentou encontrar a resposta.
Doug Smith é professor de física na Universidade da Califórnia em San Diego, nos EUA. Alguns anos atrás, ele fez um experimento aparentemente simples, com um de seus alunos de graduação.
O estudo rendeu a ele um Ig Nobel, um prêmio de ciência destinado a pesquisas que “primeiro fazem a pessoa rir, e depois pensar”.
Ele queria entender por que os nós se formavam espontaneamente e, seguindo o método científico, jogou pedaços de cordas de diferentes tipos em uma caixa que foi sacudida por um motor.
Cerca de 3 mil vezes depois, descobriu que “quanto mais longa e flexível a corda, maior a probabilidade de formar nós”.
Então, não importa o quanto você tente, é quase certo que quando você tirar o fone de ouvido do bolso ou as luzes da árvore de Natal da caixa, os fios vão estar enrolados.
E o que piora a situação é a torção, segundo a Real Academia Espanhola (RAE), “ação e efeito de torcer ou torcer algo de forma helicoidal”.
Ou seja, pegue um cabo que você tem à mão e segure-o esticado com os dedos em dois pontos. Comece a torcer uma extremidade; você verá que ele vai ondular e até mesmo formar um ramo lateral.
“Quando a torção é introduzida nos cabos, mesmo que seja involuntariamente, a energia é convertida e faz com que eles se dobrem. E é muito difícil evitar que isso aconteça.”
“Quanto mais retorce, mais impossível desenrolar”, explica Smith.
Uma das razões pelas quais tudo isso acontece soa como uma lição de vida:
“Há poucas possibilidades de que tudo permaneça como deve ser, mas milhares de maneiras possíveis de se fazer uma bagunça.”
É a ordem natural das coisas. Ou melhor, a desordem natural das coisas.
Mas se estamos falando da natureza, então a natureza tem um problema.
Na verdade, a vida como a conhecemos tem um problema, porque todas as informações importantes que mantêm nossos corpos funcionando em todas as células do nosso ser estão em nosso DNA… que se parece com aqueles fios de telefone de antigamente que, às vezes, eram um pesadelo.
Emaranhamento molecular
Estamos irremediavelmente emaranhados a nível molecular?
O DNA é uma cadeia muito longa que reside em um espaço muito pequeno. Se você o tirar dali e esticar, ele medirá 2 metros.
Imagine isso embalado em uma célula tão pequena que não pode ser vista sem um microscópio, e você provavelmente pode imaginar seu potencial de emaranhamento.
Cadeia de DNA
Reprodução/Pixabay
No entanto, nossos corpos possuem alguns truques para evitar que isso aconteça — e é isso que Mariel Vazquez pesquisou: como a cadeia do DNA se enrola e se desenrola, se amarra e se desata ao longo de seu ciclo de vida.
Vamos voltar àquele cabo que havíamos torcido. A primeira coisa que se formou foi algo que se parece com a famosa dupla hélice da chamada molécula da vida.
Com mais torção, ele se enrola sobre si mesmo.
“O DNA faz exatamente a mesma coisa”, diz a professora da Universidade da Califórnia em Davis, especialista em matemática combinada com microbiologia e biologia molecular.
“Nós o chamamos de superenrolado.”
O que não queremos que aconteça com nossos cabos, é essencial para a maneira como as células embalam o DNA.
Mas, para poder se encaixar perfeitamente dentro da célula, o DNA precisa fazer mais. Ele precisa se enrolar ao redor de “proteínas chamadas histonas, formando uma espécie de colar de pérolas”.
“O DNA se enrola algumas vezes em torno de cada histona e passa para a outra.”
Mas não é suficiente, de modo que o colar de pérolas é torcido várias vezes até que, no fim das contas, “o DNA esteja muito, muito bem embalado e condensado”.
O problema é que, assim como você, às vezes, precisa tirar e usar as coisas que organizou e guardou com tanto cuidado, cada vez que seu corpo gera uma nova célula, o que ele faz constantemente, seu DNA precisa ser copiado e isso implica que tenha que ser desacomodado.
Não só isso: as duas hélices precisam ser separadas.
“É aqui que a biologia tem um truque muito inteligente: uma tesoura molecular. O que mantém as duas cadeias do DNA juntas são as ligações de hidrogênio. As tesouras são, na verdade, enzimas, tipos especiais de proteína que cortam a hélice de forma bastante controlada”, explica Vazquez.
“Uma vez separada, o maquinário da célula começa a criar as duas novas cadeias de DNA.”
Mas é aí que nos deparamos com o problema familiar. As duas cadeias de DNA estão inutilmente entrelaçadas.
É mais fácil entender o que acontece pensando nas bactérias, que têm um simples laço de DNA.
“Quando o DNA termina de ser copiado, restam dois círculos interconectados, mas eles precisam ser separados. A célula usa novamente a tesoura molecular para cortar com muito cuidado e delicadeza um dos círculos, deixa que o outro passe e volta a selar a ruptura.”
Isso acontece bilhões e bilhões de vezes, e entender esse processo permitiu criar medicamentos.
“Há antibióticos que, quando entram no corpo, desativam esse maquinário molecular das bactérias, de modo que seu DNA fica completamente emaranhado, e as bactérias morrem.”
Além da medicina, cientistas de várias áreas têm tentado aproveitar as propriedades dos nós e emaranhados.
Tecidos nanométricos
Um deles é David Lee, professor de química da Universidade de Manchester, no Reino Unido, que se dedica com sua equipe ao estudo da miniaturização suprema e da tecelagem de tecido molecular.
Ele forma nós “muito, muito pequenos e com oito interseções, então são muito complicados. É a estrutura física mais apertada que já foi amarrada neste planeta”.
E rendeu a ele um de seus dois recordes mundiais: o de nó mais apertado do mundo e de tecido mais fino.
Pode ser um desafio divertido, mas por que fazer isso?
“Os nós são onipresentes no mundo molecular, e a natureza os usa porque encontrou maneiras de tirar proveito de suas funções úteis, algo que podemos aprender”, para fazer coisas como melhorar os materiais usados ​​na tecnologia.
E esses nós de tamanho nanométrico podem ser transformados em redes ou malhas com propriedades incríveis.
“Enrolar os fios controlando o padrão de interseções” — isto é, tecendo — “pode ​​não apenas tornar o tecido mais forte, como suas lacunas podem deixar passar o que for benéfico e prender o que for indesejado.”
Como seus fios são moleculares, essas malhas poderiam impedir a passagem de “moléculas grandes, de bactérias e talvez até de vírus”.
Em resumo, sem a opção de atar e desatar nós, não existiríamos. E mesmo que pudéssemos deixar esse detalhe de lado, nossas vidas seriam mais desconfortáveis ​​— imagine um mundo sem travesseiros, roupas ou cobertores.
Felizmente, os nós são inevitáveis ​​e, como o laureado do Ig Nobel demonstrou, eles ocorrem naturalmente onde quer que haja algo longo e fino, seja uma molécula de DNA, os cabos de seus dispositivos eletrônicos ou o cabelo que você sofre para desembaraçar.
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