Eu devia ter amado biologia (2020)
(jsomers.net)- No ensino médio, a biologia era apresentada não como uma investigação dos segredos da vida, mas como memorização de nomes e conclusões, encobrindo o assombro de temas como diferenciação embrionária, genética e imunidade
- O processo pelo qual células com o mesmo DNA assumem destinos diferentes se torna uma pergunta que abre toda a biologia quando visto como uma cadeia de gradientes químicos, mudanças na expressão gênica e sinais proteicos
- Assim como no experimento bacteriano de Oswald Avery, a biologia real começa com perguntas e experimentos, mas os livros didáticos removem o processo de descoberta e deixam só os resultados, parecendo-se com o ensino de matemática baseado em decorar fórmulas
- A biologia moderna e a imunologia têm muitos termos e exceções, mas DNA, RNA, proteínas e sinalização celular ficam mais fáceis de entender como estruturas e movimentos físicos do que como fluxogramas abstratos
- O ensino de biologia precisa de ferramentas visuais de pensamento como desenhos, animações, mapas com zoom, simulações e modelos físicos, além de narrativas que mostrem os erros e tentativas dos cientistas
O problema da biologia ensinada por memorização
- A aula de biologia parecia uma decoreba sem vida de nomes como Golgi apparatus, Krebs cycle, mitosis, meiosis, DNA, RNA, mRNA e tRNA
- O simples fato de que todas as células têm o mesmo DNA já é espantoso, mas os livros didáticos não conseguem transmitir plenamente esse maravilhamento
- The Medusa and the Snail, de Lewis Thomas, trata como uma das grandes maravilhas da Terra o fato de que, a partir de uma única célula formada pela união de espermatozoide e óvulo, surja a linhagem de células que dará origem ao cérebro humano
- A diferenciação embrionária é uma pergunta que abre toda a biologia
- Gradientes químicos no fluido embrionário alteram levemente o programa de expressão gênica de algumas células
- O embrião passa a distinguir “em cima” e “embaixo”
- Células de uma extremidade passam a produzir proteínas diferentes, e essas proteínas liberam sinais químicos mais sofisticados
- Por essa cadeia surgem diferenças como as entre células cerebrais e células do pé
- Passando por Gödel, Escher, Bach, de Douglas Hofstadter, a célula pode ser entendida como um programa recursivamente auto-modificante
- O DNA produz RNA, o RNA produz proteínas, e as proteínas regulam a transcrição do DNA para RNA
- Essa estrutura é comparada a um pequeno programa Lisp em que macros geram macros
Livros didáticos sem perguntas nem experimentos
- A aula de biologia se parecia mais com uma coleção de conclusões que pula as perguntas e os experimentos dos biólogos reais, e não com uma investigação em busca dos segredos da vida
- Os experimentos de Oswald Avery nos anos 1940 mostram um mistério importante sobre o material genético
- Havia cepas de bactéria Streptococcus que cresciam de forma rugosa na placa e outras que eram lisas e brilhantes
- Quando a cepa lisa era misturada com a cepa rugosa, observava-se que as gerações seguintes se tornavam todas lisas
- Na época, muitos especialistas achavam que as proteínas carregavam as características, mas Avery suspeitou do papel dos ácidos nucleicos
- Com centrífuga, água, detergente e ácido, ele purificou os ácidos nucleicos da cepa lisa e os precipitou com álcool, obtendo um material fibroso
- Ao colocar um pouco desse material na cepa rugosa, a geração seguinte ficou lisa, revelando essa substância como o princípio transformante
- O experimento desencadeou uma onda de pesquisa que cerca de 10 anos depois levaria à descoberta da dupla hélice
- “Mathematician’s Lament”, de Paul Lockhart, critica a matemática escolar por tirar as perguntas e baratear a matemática
- Em vez de um quebra-cabeça em que o aluno poderia descobrir por si a área de um triângulo, recebe apenas o procedimento para calculá-la
- A biologia é uma matéria ainda mais bagunçada que a matemática, então pedir que alguém diferencie “lipid bilayers” de “endoplasmic reticula” sem perguntas faz os fatos parecerem ainda mais arbitrários
- Grandes temas ficam mais fáceis de aprender quando abordados em fatias finas e profundas
- Ao aprender programação, pequenos projetos funcionam como motivação e princípio organizador
- Até um conceito abstrato como “memoization” perde a abstração quando é necessário para resolver um problema real
- Na biologia, o aprendizado também deveria começar com perguntas como “como um embrião se diferencia?”, “por que meus olhos são azuis?”, “como um hamster transforma queijo em músculo?” e “por que o coronavírus deixa algumas pessoas muito mais doentes do que outras?”
A complexidade da imunologia e a compreensão física
- Ao preparar um texto sobre SARS-CoV-2 e o sistema imunológico, havia frases em artigos da Cell tão cheias de termos como MOI, ACE2, RNA-seq, TBK1, IFN-I, IFN-III, STAT1 e MX1 que era preciso checar a Wikipedia a cada sentença
- A imunologia tem um sistema de nomenclatura vasto, e relações de inclusão complicadas entre termos como leukocytes, monocytes e lymphocytes
- Há muitos casos em que toda interleukin é cytokine, mas nem toda cytokine é interleukin
- A biologia, como a computação, tem abstrações que escondem trabalhos de uma vida inteira em toda parte, mas parece ainda mais difícil por não ser um sistema desenhado intencionalmente
- Sistemas vivos parecem um grande bloco de estado global mutável
- O controle acontece elevando uma coisa e reduzindo o promotor de seu inibidor, por exemplo
- Até protagonistas da linha de frente da imunidade inata, como neutrophils, têm vários tipos, e alguns parecem agir ao contrário do papel conhecido
- Na base da biologia não está a abstração, mas o mundo físico
- A grande revelação da biologia molecular do século XX é a união entre estrutura e função
- O DNA se torna o depósito da hereditariedade porque se enrola, se desenrola e consegue se copiar de forma complementar
- A hemoglobin pode ser entendida como um reservatório eficiente de energia graças à sua estrutura, em que átomos de oxigênio se encaixam como peças de Lego e ampliam os espaços restantes
- A sinalização celular também funciona como um processo em que formas de proteínas e receptores se encaixam e se deformam
- Só o fluxograma escolar DNA → RNA → protein não basta para entender como a expressão gênica realmente é “ligada”
- O DNA de mamíferos não fica estendido como uma única dupla hélice longa, mas enrolado várias vezes em torno de pequenas proteínas circulares chamadas histones
- A maquinaria de transcrição precisa percorrer fisicamente a hélice de DNA, e tem dificuldade para acessar partes que estão enroladas e invisíveis
- Expressão gênica é o estado em que, num dado momento, a maquinaria de transcrição acessa partes específicas do DNA e produz muitos transcritos de RNA e proteínas
- Se a estrutura fibrosa se dobra um pouco, mudam as partes visíveis para a maquinaria de transcrição e também a distribuição das proteínas produzidas
- Outro exemplo de regulação da expressão gênica é quando um repressor ocupa um ponto do DNA e bloqueia fisicamente a maquinaria de transcrição
- RNA sequencing, ou RNA-seq, conta os transcritos de RNA dentro de células congeladas e produz um resultado próximo de um instantâneo das proteínas que estão sendo expressas naquele momento
- O resultado é uma grande tabela que relaciona genes e número de transcritos
- As diferenças entre um tipo celular e outro, ou entre estado saudável e doente, podem ser vistas como diferenças na distribuição dessa tabela
- Resultados de RNA-seq podem ser representados como vetores em um espaço de alta dimensionalidade, e as células se movem por esse espaço de expressão conforme sua autorregulação e adaptação ao ambiente
Aprender biologia com imagens, métodos e história
- The Machinery of Life, de David Goodsell, é um livro que reapresenta a célula, com ilustrações feitas à mão, como um lugar rápido e congestionado, um mundo cheio de máquinas proteicas
- Mostra o motor do flagelo bacteriano em contexto e conecta escalas diferentes com desenhos ampliados e diagramas de elementos funcionais
- Dá noção de escala com frases como “se você imaginar um cômodo cheio de grãos de arroz, pode pensar nos cerca de 1 bilhão de células que formam a ponta do dedo”
- No mundo celular, o movimento acontece principalmente por difusão aleatória
- Proteínas dentro da célula são golpeadas por todos os lados pelas moléculas de água ao redor e ricocheteiam rapidamente, mas levam muito tempo para percorrer grandes distâncias
- É muito lento para se deslocar longe, mas muito rápido para explorar distâncias curtas
- Faz-se a analogia de que uma proteína dentro da célula levaria uma hora para atravessar uma sala numa festa lotada, mas nesse meio-tempo esbarraria em todo mundo 600 mil vezes
- A Computer Scientist’s Guide to Cell Biology, de William W. Cohen, é um livro voltado a uma “reading knowledge” suficiente para ler artigos de biologia
- Como objetos do tamanho de células passam muitas vezes perto das moléculas ao redor, mesmo que apenas 0,02% da superfície de uma membrana seja receptor de uma proteína específica p, isso ainda pode render cerca de metade da eficiência de uma superfície inteira coberta por receptores
- Cohen considera que objetos do tamanho de células têm alta largura de banda, capazes de reconhecer ou absorver centenas de sinais químicos
- Aprender métodos da biologia é tão útil quanto aprender fatos isolados, e às vezes mais
- Com centrífuga, separam-se fragmentos de densidades diferentes
- Com gel electrophoresis, separam-se substâncias de tamanhos diferentes
- Western blot transfere o gel para um papel especial e usa um anticorpo que se liga a uma proteína específica e outro anticorpo que se liga ao primeiro e emite fluorescência
- Flow cytometry marca células com anticorpos fluorescentes, faz com que passem por um tubo uma a uma e as classifica e conta com laser e carga elétrica
- Com manipulação genética, criam-se máquinas moleculares desejadas, desligam-se genes um a um ou edita-se o genoma inteiro de um animal para observação
- Métodos como Western blot, flow cytometry e RNA-seq aparecem repetidamente em muitos artigos
- The Eighth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology, de Horace Freeland Judson, é um livro que mostra a ciência antes da descoberta
- Trata da revolução da biologia molecular com base em conversas, artigos e cartas de Francis Crick, Jacques Monod, François Jacob e pessoas ao redor deles
- Antes da descoberta do tRNA, modelos em que o RNA criava bolsos específicos para cada aminoácido para sintetizar proteínas eram considerados seriamente
- A ideia de que a síntese proteica acontece por meio de um adapter e de que o ácido nucleico está mais próximo de um código digital do que de um molde foi uma grande surpresa
- Do lado oposto do livro didático, oferece a visão prática de quem trabalha, incluindo mal-entendidos e desvios anteriores à descoberta
Ferramentas e narrativa para entender biologia
- Ao estudar o sistema imunológico, surgiu a ideia de que são necessárias ferramentas ao estilo Bret Victor para facilitar a compreensão da biologia
- O YouTube tem explicadores poderosos que tornam visível o que não pode ser visto
- Os vídeos sobre sistema imunológico do Ninja Nerd Science têm força justamente nessa capacidade de tornar visível o invisível
- O livro de Goodsell e a animação 3D “Inner Life of a Cell” têm o mesmo poder
- Na web, basta um campo de entrada Markdown para criar e compartilhar documentos com relativa facilidade, mas produzir imagens e animações é muito mais difícil
- Imagens e animações são essenciais para entender processos biológicos
- Explicar RNA-seq desenhando em tempo real num iPad Pro cria uma experiência parecida com as aulas no estilo Khan Academy
- São necessárias ferramentas mais fáceis de visualização biológica
- É preciso software que torne menos tedioso desenhar objetos complexos, como pattern brushes in Adobe Illustrator, BioRender e CellPAINT
- Ferramentas como Molecular Maya deveriam ficar mais simples, permitindo criar animações por gestos como em Stop Drawing Dead Fish, de Bret Victor
- Com gráficos vetoriais e histórico de Undo, deveria ser possível ter imagens editadas colaborativamente e melhoradas aos poucos, como em projetos de conhecimento do tipo Wikipedia ou Stack Exchange
- Também deveria ser possível selecionar uma parte de um desenho de quadro branco das aulas do Ninja Nerd, conectá-la a um subdiagrama e criar um mapa hierárquico com zoom preenchido por várias pessoas
- A biologia combina bem com simulação, porque é um mundo de pequenas máquinas invisíveis
- Há conhecimento técnico especializado demais envolvido em fazer simulações 3D interativas
- Precisamos de uma ferramenta centrada em biologia como MockMechanics ou Minecraft, ou melhor que isso
- A descoberta de Watson e Crick também dependeu de modelos físicos feitos especialmente para isso
- O Dynamicland, de Bret Victor, imagina um espaço colaborativo imersivo em que se pode construir modelos rapidamente, como se estivesse conversando com computadores
- Ao escrever sobre o sistema imunológico, surgia a necessidade de ideias como modelos manipuláveis com as mãos, um museu por onde se pudesse caminhar pelo epitélio durante uma resposta imune e espaços físicos pesquisáveis, copiáveis, compartilháveis e combináveis como texto
- A biologia tem romantismo como outras ciências, e quem oferece vacinas poderosas ou testes baratos, rápidos e confiáveis numa pandemia deveria se tornar um nome com que as crianças possam sonhar
Leituras
- The Machinery of Life, David Goodsell
- Bionanotechnology: Lessons from Nature, David Goodsell
- A Computer Scientist’s Guide to Cell Biology, William W. Cohen
- The Eighth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology, Horace Freeland Judson
- The Medusa and the Snail: More Notes of a Biology Watcher, Lewis Thomas
1 comentários
Opiniões do Hacker News
Há um viés excessivo para “o que sabemos”, que é fácil de cobrar em prova, como o ciclo de Krebs, quando na verdade o foco deveria ser “como descobrimos”
Por exemplo, como em A Brief History of Everything, processos como “usar isótopos de massas diferentes para descobrir sobre o fósforo no DNA” são mais importantes
Em geral, “o quê” não tem significado sem história. É muito mais útil para as crianças reconstituir a ciência como uma investigação — por que, em meados do século 20, as pessoas estavam procurando o DNA e o que já se sabia antes disso. A capacidade de entender o caminho da investigação é muito mais transferível do que alguns fatos sobre organelas celulares
Ainda assim, o verdadeiro motivo pelo qual abandonei biologia como disciplina eletiva foi que, em comparação com física e química, biologia não era vista como uma matéria para alunos inteligentes. Há o fato de que dá para empurrar ciclos de bioquímica na base da memorização e, em geral, pode ser mais fácil do que o cálculo exigido em física, mas a simples questão de reputação também pesa muito, e isso não é racional
Tenho um amigo que trabalha como pós-doc em estatística na área de biologia, e de fato há uma demanda profunda por capacidade matemática em biologia. Só que, quando estamos na escola, parece que não sabemos disso
Se isso não for explicado explicitamente, as pessoas inventam seus próprios motivos, e às vezes eles estão errados. Por exemplo, alguém pensa: “como é hora de descanso e não há ninguém trabalhando lá em cima, posso entrar na área de risco = não há risco de queda”, mas um objeto mal fixado ainda pode cair, uma radiografia industrial pode estar programada, ou pode haver um buraco no piso
Saber o motivo de uma regra também facilita lembrar dela
Mas a história da física é fascinante. Quando se sabe por que cada experimento foi feito, por quem e o que tentava provar, toda ciência fica muito mais interessante e memorável, como uma novela cheia de personagens e debates
A expressão “fatias estreitas e profundas” resume isso muito bem. Jogam para nós apenas coisas para memorizar, sem contexto
Acho que estudantes de física deveriam ler The Fabric of the Cosmos, de Brian Greene, antes de começar a estudar de fato. Deve haver um livro parecido para biologia, que mostre “o que sabemos até agora e o que ainda não sabemos”; se alguém conhecer, gostaria que indicasse
Naquele momento entendi a ciência de repente e percebi que, nos últimos 20 anos, eu tinha aprendido fatos em nome da “ciência”, mas não tinha entendido a ciência de verdade
Um bom exemplo é o experimento de Hershey-Chase. Ciência não é aprender e decorar fatos, mas um processo criativo de cutucar o universo do jeito certo para descobrir algo. Também percebi que cientistas são mais próximos de artistas do que de engenheiros, e que eu definitivamente estou mais para o lado dos engenheiros
Ainda uso esse método quando aprendo um conceito novo. Tento aprender o que havia antes e por que a mudança fazia sentido
Porque isso faz com que vejamos a ciência como um processo, não como uma lista de fatos sobre o mundo. O livro trata o nível de entendimento da época em várias áreas como uma série de avanços, em que cada um gera novas perguntas e problemas e volta a ser pesquisado
“Para um cientista da computação, os métodos de um biólogo podem parecer coisa de louco. O problema é que as células são pequenas demais, numerosas demais e complexas demais para serem analisadas como um programador faria com um debugger passo a passo” — esse trecho me parece ser o ponto que as pessoas de fora da biologia mais subestimam
Hoje já sabemos muito sobre como células e proteínas funcionam, mas ainda é extremamente difícil entender exatamente o que está acontecendo dentro de uma célula específica, em seu estado natural e no lugar onde ela está. Muitos métodos de medição têm grande chance de destruir ou alterar aquilo que se quer medir. Como no princípio da incerteza de Heisenberg, o ato de medir muda o estado
Tudo é sensível a temperatura, força de cisalhamento, força iônica, pH etc., e a maioria dos métodos mexe justamente nesses controles para obter resolução e sinal. Por isso, antes mesmo de escolher a técnica de medição, é preciso ter clareza sobre o que se acredita estar acontecendo, para não acabar estragando isso
É por isso que, mesmo conhecendo muitos princípios básicos, ainda é difícil projetar funções de forma engenheirada em um ambiente específico. Engenharia exige muita medição e feedback
É aqui também que se vê por que o software conseguiu se tornar engenharia tão rapidamente. É uma área em que se pode inserir sondas com relativa facilidade onde se quer e, às vezes, entender de forma determinística exatamente o que está acontecendo. Comparadas ao software, todas as outras áreas são como fotografar em meio a uma escuridão turva
Basta imaginar ter de se preocupar com o número de repetições de um experimento ao depurar um programa. Em software, se o código acabou de falhar, executá-lo de novo sem nenhuma alteração não faz sentido; mas em outras áreas da engenharia há até reuniões para decidir quantas vezes tentar de novo algo que acabou de falhar
Talvez a ciência da computação seja peculiar porque teve um sucesso excepcional em domesticar fenômenos físicos na forma de máquinas que parecem executar leis matemáticas. Claro que às vezes a física reaparece, como em rowhammer ou erros de evento único, mas é realmente impressionante o quão pouco precisamos considerar hoje a natureza física das máquinas
Ainda assim, outras áreas da engenharia também tentam criar abstrações semelhantes, com graus variados de sucesso. Eletricistas do mundo todo já criaram um conjunto simples de padrões elétricos que permite construir e raciocinar sobre sistemas de energia sem entender a estranha mente quântica dos elétrons. Acho que a biologia também chegará lá um dia, mas talvez ainda esteja cerca de um século adiantada demais para isso
Hoje não tenho mais pesadelos com química analítica, mas, depois de passar pelo nível de autoaversão que surge quando um experimento continua falhando por motivos incompreensíveis, a irritação de depurar código parece quase fofa
Claro que agora vivemos numa época em que, ao rodar chamadas a LLM localmente, podemos obter respostas completamente diferentes da versão do software em produção, mesmo quando todo o resto parece igual; então talvez eu tenha de dizer “antigamente era assim”
O princípio da incerteza significa que duas grandezas físicas, como posição e momento — isto é, variáveis conjugadas — não podem ser conhecidas simultaneamente com precisão arbitrária. Em outras palavras, não é possível localizar duas funções de onda simultaneamente, em seus respectivos espaços, em regiões arbitrariamente pequenas
Isso se aplica a duas funções relacionadas por transformada de Fourier, e tem a ver com o fato de posição e momento terem essa relação. A terminologia é um pouco grosseira, mas é correta o bastante para ser útil. Não tem relação com a função de onda mudar por causa da medição
Você pode colocá-lo num triturador e analisar os pedaços para inferir, de trás para frente, o tamanho das engrenagens, mas não pode moer apenas um relógio. É preciso moer cem mil de uma vez, e inevitavelmente haverá ali uma mistura complicada de vários modelos de relógios, com durações diferentes para minutos e horas
Uma das coisas que acho que se ensina pouco em biologia introdutória é o quanto a célula humana ainda é desconhecida. Afinal, um livro didático provavelmente não quer listar mil proteínas e escrever ao lado “função desconhecida”. Mas, em uma extensão surpreendentemente grande, ainda é território inexplorado
Mesmo nos últimos anos, ainda estamos descobrindo tipos completamente novos de RNA: https://www.science.org/content/blog-post/enter-glycornas
Campos quânticos → átomos, átomos → química, química → bioquímica, bioquímica → vida celular, vida celular → vida multicelular, vida multicelular → consciência, consciência individual → fenômenos sociais
https://podcasts.apple.com/en/podcast/ask-a-spaceman/id958825741?i=1000651175650
A parte sobre “grandes temas são melhor abordados por fatias estreitas e profundas” bateu forte em mim
Quando comecei a aprender programação, livros didáticos também não ajudavam; só comecei a entender quando passei a fazer pequenos projetos pessoais. O projeto não era apenas motivação, era um princípio de organização, como um ímã alinhando limalhas de ferro aleatórias recolhidas pelo caminho
Conceitos abstratos como “memoização” também se tornaram algo que eu queria aprender porque precisava deles para resolver meu problema, e a abstração desaparecia sob a luz do meu próprio exemplo
Acho que quase nunca tive uma experiência dessas sem estar imerso em uma motivação concreta e em um espaço de problema. Um bom texto pode levar você até esse limiar
Há um site chamado Smart Biology com ótimos vídeos de animação 3D sobre sistemas celulares
https://www.smart-biology.com/
O preço para uso pessoal também é bem acessível: https://smart-biology-academy.getlearnworlds.com/courses
Não trabalho nessa empresa nem tenho nenhum interesse financeiro. Eles simplesmente fazem um trabalho muito legal, e eu gostaria que fosse mais conhecido. Queria que esses vídeos existissem quando eu estava na escola
Eu gostava de biologia no ensino médio. A professora era realmente bem entediante, então eu de fato dormia durante metade da aula, mas, quando chegava em casa e lia o livro didático como lição, achava tudo absolutamente fascinante
Virou uma espécie de piada recorrente que divertia meus colegas: a professora podia me acordar a qualquer momento e fazer uma pergunta, e eu sempre sabia a resposta. O segredo era simplesmente que eu achava aquilo interessante e fácil de absorver
Não gosto muito da ideia de atribuir a outros a culpa pela falta de curiosidade sobre algum assunto. O quanto estamos receptivos a aprender algo é determinado por muitos fatores fora do modo de ensino: interesses atuais, experiências de vida, grau de desenvolvimento do cérebro etc.
Por exemplo, hoje aprecio geologia muito mais profundamente do que na época da escola, e tenho bastante certeza de que não foi o modo de ensinar tectônica de placas que mudou, fui eu
Diziam “eu teria gostado se tivessem ensinado o assunto X”, “eu teria gostado se tivessem ensinado pela perspectiva Y”, mas nosso professor do ensino médio ensinou exatamente assim
Acho que, ao olharmos para quando tínhamos 15 anos, é difícil lembrar o quanto éramos diferentes do que somos agora. Reconstruímos a memória para que as emoções daquela época façam sentido também no modo como vivenciamos as coisas hoje
Em geral, têm de fazer 3 a 5 turmas de 20 a 40 alunos majoritariamente irritantes aprenderem uma ampla gama de conteúdos definida por outras pessoas. Ao mesmo tempo, precisam corrigir problemas de comportamento e lidar com pais ou administradores
A maioria não é especialista na área a ponto de oferecer uma exploração profunda personalizada para cada aluno e, mesmo que fosse, isso tornaria uma tarefa já difícil em algo impossível. O simples fato de existir educação individualizada de alguma forma já é surpreendente
Um dos meus professores de física tinha um amor tão contagiante que os alunos que já eram curiosos aprenderam muito, e até os que assistiam à aula de má vontade não tinham como não ser atraídos pelas demonstrações e experimentos
Eu era fascinado por biologia até cursar duas aulas de biologia no ensino médio, e levei anos para me recuperar depois disso. Não tinha a ver com falta de curiosidade. Pelo menos nas minhas aulas, o foco era decorar os nomes das coisas. Não havia tempo para sentir assombro; o importante era saber rotular o desenho do retículo endoplasmático
Em vez de ler o texto como um jogo de empurra-empurra de culpa, entendi como a afirmação de que biologia, enquanto disciplina, em geral poderia ser ensinada de um jeito muito melhor. Isso vale para mim e parece valer também pelo que você disse. Você acabou gostando da matéria apesar de ela ter sido apresentada de forma péssima
O autor parece estar falando nessa direção. Talvez um ensaísta ou colunista precise, em alguma medida, dessa crença
Mas concordo que essa expectativa não deve ser a linha de base
Gosto da formulação de Bert Hubert: “Uma nave espacial reluzente pousa no quintal, a porta se abre, e você é convidado a investigar tudo o que puder aprender. A tecnologia está milhões de anos à frente de qualquer coisa que possamos construir. Isso é biologia”
Eu costumava chamar a biologia de uma nanotecnologia além da compreensão humana, encontrada em um planeta que passou por um apocalipse de gosma cinzenta. Cada possível cavidade da superfície agora está infectada por unidades fugitivas, travando uma corrida armamentista incessante de desenvolvimento. Algumas chegaram até a se agrupar em enormes megaestruturas móveis e em inteligências coletivas difíceis de compreender
Ao pensar na biônica dos membros humanos, devemos lembrar que estamos sacrificando força e velocidade puras em favor de um sistema com muitos compromissos que a ciência moderna teria dificuldade em replicar
Ele oferece suporte a uma quantidade enorme de movimentos e articulações individuais, atende a limites de peso e executa várias técnicas de autorreparo sem precisar parar de funcionar. É produzido e mantido com matérias-primas comuns, por trabalho não especializado, talvez inconsciente, e inclui um conjunto abrangente de sensores
Sem ser frágil demais, flexiona-se para armazenar e liberar energia mecânica a partir de impactos, e se reforça seletivamente quando detecta deformação. As áreas de armazenamento de energia de longo prazo também servem como amortecimento contra impactos, abrigam pequenos fabricantes que reabastecem parte do próprio fluido operacional e têm subsistemas de gerenciamento térmico, como resfriamento evaporativo e microativação automática
O fato de uma célula ser uma bolsa mole e viscosa já não é uma refutação de que ela seja “tecnologia” ou “robótica”. Isso é engenharia intencional. Um complexo suporte feito de andaimes de nanotecnologia é continuamente remodelado para simular a “maciez” como uma função
O ponto principal no fim do texto — isto é, que precisamos de ferramentas melhores para raciocinar sobre biologia e que, na disciplina de biologia, a lacuna entre a realidade e o conteúdo é particularmente maior do que em outras matérias — parece não ser muito abordado
Concordo totalmente. Hoje estamos sugando aos poucos, por um canudinho feito de linguagem simples e diagramas estáticos, algumas das ideias mais complexas do mundo natural; e as limitações desses meios, somadas às da própria escola, fazem a biologia pender naturalmente para uma matéria de memorização
Raciocinar sobre biologia do jeito que ela aparece na natureza é remar contra a corrente nesses meios. É possível, mas não é o padrão. Histórias sobre bons professores de biologia são a exceção, não a regra
Coisas complexas exigem sistemas que reflitam essa complexidade e, ao mesmo tempo, sejam fáceis de usar. O ponto central é como criar formas de comunicação e compreensão
Biologia é simplesmente muito complexa. Talvez algo como um “sistema fácil de usar” jamais exista. Ainda estamos no nível de contar as cores das pedras na praia desse oceano
Por exemplo, na biologia do desenvolvimento — o processo pelo qual uma célula se torna um bebê funcional — há três teorias sobre como uma célula decide em que vai se desenvolver. O modelo britânico diz que a célula-filha é instruída pela célula-mãe sobre o que deve se tornar; o modelo americano diz que a célula-filha olha ao redor e decide por uma espécie de pesquisa de opinião com as células próximas; o modelo Las Vegas diz que é tudo aleatório, com muita apoptose e falência no meio
O problema é que o simples fato de acharmos que esses modelos estão corretos já é preocupante para a área. No fundo, sabemos que nenhum deles pode estar certo, mas ainda não conseguimos refutá-los adequadamente
Para deixar claro, biólogos do desenvolvimento têm quase certeza de que suas teorias são uma bagunça, e essa convicção se baseia quase inteiramente em intuição. O quanto os biólogos se esquivam ao menor cheiro de uma “grande teoria” mostra o quão complexa a coisa é
Não há garantia de que a biologia possa ser reduzida a algo que reflita seu estado real e, ao mesmo tempo, seja compreensível. A natureza não tem obrigação de nos oferecer isso
Hoje em dia há muita gente fraca em sistemas simbólicos, mas excelente em compreensão; e especialistas em sistemas simbólicos muitas vezes são iniciantes em compreensão
Não sei bem se estamos deixando passar alguma forma simbólica mais adequada à compreensão, ou se temos supervalorizado os sistemas simbólicos sacrificando a compreensão
Ainda assim, o raciocínio talvez continue sendo responsabilidade nossa
Humanos têm a capacidade cognitiva de raciocinar sobre relações entre cerca de 150 pessoas. Se esse for um limite superior plausível para a quantidade de genes que conseguimos manter na cabeça, estamos perdidos. Em cada célula há milhares de tipos diferentes de proteínas e um número ainda maior de moléculas pequenas. Quando se remove um gene, é comum que centenas mudem em resposta
Não conseguimos manter um sistema tão grande na cabeça. Algumas partes talvez dê, mas os genes são tão interconectados que é muito difícil traçar fronteiras plausíveis entre “partes” separadas
A biologia também se comporta de maneiras contraintuitivas. Loops de feedback, aleatoriedade e distribuições de cauda longa são conceitos muito importantes em sistemas biológicos, e humanos são notoriamente ruins em pensar sobre essas coisas
Uma única célula já é grande e estranha demais. Tecidos ou órgãos, pode esquecer
Por isso acho realmente importante ensinar modelagem computacional cedo aos alunos. É complexo demais para o nosso cérebro, então precisamos depender de modelos computacionais
O texto é belamente escrito, mas não concordo com a premissa
Pelo menos no Reino Unido — nos EUA pode ser diferente — muitos dos conceitos e do raciocínio subjacente que o autor lamenta não ter aprendido são de fato ensinados
No nível A-Level, aprendemos a base física das modificações epigenéticas. É a parte que o autor descreveu como ligar e desligar genes, mas isso por si só já é uma simplificação binária demais; na prática, está mais perto de regulação para cima ou para baixo da expressão. Também aprendemos processos interessantes como splicing alternativo, em que um único gene pode expressar várias proteínas diferentes
Mesmo no primeiro ano da graduação em uma universidade comum do Russell Group, a história da biologia teve um peso grande nas aulas. Especialmente no modo como a genética evoluiu como campo. Também foi apresentado de forma muito clara que as categorias e conceitos da biologia são, por natureza, nebulosos
Lembro nitidamente de um professor respondendo a uma pergunta sobre por que ele dizia que bactérias não têm organelas envoltas por membrana, quando o magnetossomo, que era o tema da aula, era claramente uma exceção: em biologia, quando se diz “sempre verdadeiro”, isso quer dizer que acontece em mais de 80% dos casos; e quando se diz “nunca acontece”, na prática quer dizer que acontece em menos de 20% dos casos
Concordo que às vezes há foco excessivo em memorizar detalhes químicos, em detrimento de conceitos mais amplos e importantes. Coisas como o ciclo de Krebs. Mas acho que o autor exagerou nesse caso
É verdade tanto que os conceitos e o raciocínio subjacente que o autor lamenta não ter aprendido são de fato ensinados, quanto que às vezes há ênfase demais na memorização de detalhes químicos em vez de conceitos mais amplos
Mas o autor quase certamente estava falando apenas de biologia do ensino médio
Nos EUA, professores de AP Biology precisam fazer um compromisso entre ensinar conceitos e preparar os alunos do último ano para a prova AP. Essa preparação inclui coisas como decorar o ciclo de Krebs e esquecê-lo logo depois da prova
Minha professora conseguiu equilibrar isso bastante bem, e eu tirei muito proveito, mas isso pode variar. Os alunos podem ir bem na prova e evitar a disciplina obrigatória de biologia na faculdade, que provavelmente teria sido muito melhor. Foi exatamente o meu caso
Meu professor de biologia do ensino médio, o professor Dinnetz, era realmente incrível
Ele tinha um jeito de fazer o conteúdo ganhar vida — ou, mais precisamente, levar à morte. Sempre que ensinava um conceito novo, explicava como morreríamos sem aquele conceito. Eram aulas extremamente memoráveis
Concordo totalmente com a afirmação de que, nas aulas de biologia, a biologia não era apresentada como uma investigação dos segredos da vida, e que os livros didáticos espremiam para fora todo o caráter investigativo
Não tivemos contato com biólogos reais, com as perguntas reais que eles tinham, nem com os experimentos reais que realizaram para encontrar respostas; recebemos apenas as conclusões
Fico curioso para saber quais são os bons livros ou materiais de estudo que estimulam não só a biologia, mas também a investigação, a curiosidade e o assombro
A primeira coisa que me vem à mente são as Feynman’s Lectures
A biologia é uma abstração cheia de vazamentos, então, se a base não for sólida, é muito difícil fazer algo de forma rigorosa. É parecido com as discussões sobre música no Hacker News. As pessoas se interessam mais por conectar conceitos de programação à notação musical e reclamar da forma ocidental de apresentar música do que pela música em si
Na biologia, para fazer algo além de tentativa e erro empírica superficial, é preciso entender bem o dogma central e a bioquímica. Especialmente a maioria das pessoas do “tipo hacker” conhece vagamente apenas o primeiro, isto é, algo como tradução e transcrição do DNA, e para por aí
Se quiser trabalhar com rigor, é indispensável ganhar intuição sobre bioquímica. Caso contrário, você acabará servindo no máximo para lavar tubos de ensaio, como um desenvolvedor web de bootcamp na versão biotecnologia
A Brief History of Nearly Everything - Bill Bryson
Entangled Life - Merlin Sheldrake
The Hidden Life of Trees - Peter Wohlleben