Os vencedores da edição de 2015 do Concurso de Imagens e Vídeos de Bioarte da FASEB (Federação Americana de Sociedades para a Biologia Experimental) foram anunciados — e são impressionantes. Escolhidos de diversos ramos da biologia, eles incluem de tudo, desde proteínas que compõem o vírus Ebola até nematoides fazendo um banquete de bactérias. Aqui estão as melhores e mais belas fotos científicas do ano.

Esta competição, organizada pela Federação Americana de Sociedades para a Biologia Experimental (FASEB), celebra o lado artístico das ciências avançadas. Como observa o presidente da entidade, Parker B. Antin, num comunicado à imprensa:

[O concurso] reúne exemplos espetaculares de arte criada como parte da pesquisa biomédica. Apesar de os vencedores ilustrarem apenas um pequeno segmento da pesquisa feita por todo o país, eles demonstram como as ciências biológicas podem ser fascinantes e belas. Os ganhadores de 2015 incluem 11 imagens e dois vídeos, que representam um ramo particular da pesquisa em ciências biomédicas e biológicas.

Todas as legendas e imagens são de cortesia da FASEB.


Bactérias do solo na superfície de raízes vegetais

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Crédito: Alice Dohnalkova. Laboratório Ambiental de Ciências Moleculares, Laboratório Nacional do Pacífico Noroeste. Foco da pesquisa: ecologia e micróbios do solo.

Nesta imagem feita com um microscópio eletrônico de varredoura, uma intricada estrutura de bactérias do solo (em amarelo) pode ser vista fazendo seu lar na superfície de raízes de uma planta Arabidopsis (púrpura e azul). Ainda há muito a ser descoberto sobre a zona do solo onde ficam as raízes das plantas (a rizosfera) e os micróbios que nela vivem. Um programa de pesquisa está trabalhando para expandir nossa compreensão da presença e da distribuição do carbono na zona das raízes e como ele impacta na diversidade e na função dos micróbios presentes. O objetivo final é desenvolver modelos preditivos para melhorar a produção de colheitas bioenergéticas e mitigar os impactos negativos das mudanças climáticas.


Fibras nervosas percorrendo o cérebro humano

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Crédito: Xiawei Ou, Centro de Nutrição Infantil do Arkansas, Hospital Infantil do Arkansas e Universidade do Arkansas para Ciências Médicas, Little Rock, AR. Foco da pesquisa: desenvolvimento do cérebro e nutrição.

Imagem por tensor de difusão (DTI) permite aos pesquisadores visualizar de forma não-invasiva e em três dimensões as fibras nervosas que ligam as regiões do cérebro humano. Nesta imagem, dois importantes feixes de fibras nervosas podem ser vistos: o trato corticoespinhal, que transmite sinais para o movimento a partir do cérebro até a medula espinal, e do corpo caloso, que conecta os lados direito e esquerdo do cérebro. As cores indicam as posições espaciais dos feixes, reconstituídas pelo software BrainVoyager: com orientação da esquerda para a direita (vermelho), com orientação de trás para frente (verde), e com orientação de cima para baixo (azul). O Serviço de Pesquisa Agrícola do USDA apoia o estudo do Dr. Ou sobre os efeitos da dieta infantil no desenvolvimento do cérebro.


Abordagem nanocientífica para o alvo da ação de medicamentos

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Crédito: Jenolyn F. Alexander, Veronika Kozlovskaya, Eugenia Kharlampieva e Biana Godin, Instituto Metodista de Pesquisa de Houston, Houston, TX; Universidade do Alabama em Birmingham, Birmingham, AL. Foco da pesquisa: Sistemas de fornecimento específico de drogas para o tratamento do câncer.

Nos últimos anos, muitas pesquisas têm sido realizadas sobre nanopartículas e microcarregadores como veículos para a administração específica de medicamentos. Ao aumentar a absorção da droga por células cancerosas, mas não por células saudáveis, esta abordagem poderia aumentar a eficácia dos tratamentos e reduzir os efeitos colaterais. Para otimizar a administração, estes pesquisadores, com apoio do Instituto Nacional do Câncer do NIH, estão explorando como a forma de uma partícula afeta o seu transporte através do corpo e sua absorção pelas células-alvo. Esta imagem sobreposta mostra células de câncer de mama (em turquesa e roxo) internalizando microtransportadores ocos e cúbicos (em dourado, ampliados no canto superior esquerdo). Ela foi criada usando dois tipos de tecnologias — microscopia eletrônica de varredura e microscopia de fluorescência confocal.


Nematoides se alimentando de bactérias

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Crédito: Adam Brown e David Biron, Universidade de Chicago, Chicago, IL. Foco da pesquisa: neurobiologia comportamental.

Esta imagem retrata uma colônia de vermes nematoides Caenorhabditis elegans se alimentando de bactérias. Os vermes se reúnem em manchas onde o crescimento de bactérias é o mais denso, neste caso formando um anel. O C. elegans é um dos organismos mais simples a ter sistema nervoso, tornando-o um valioso modelo para estudos de neurobiologia. O dr. Brown está estudando como a serotonina, que também está presente no cérebro humano, afeta a busca por comida e comportamentos de forrageamento, e que células nervosas específicas estão envolvidas. Sua pesquisa é apoiada por uma bolsa de formação do Instituto Nacional de Saúde Mental do NIH.


Células de câncer coloridas

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Crédito: Heinz Baumann, Sean T. Glenn, Mary Kay Ellsworth e Kenneth W. Gross, Instituto do Câncer de Roswell Park, Buffalo, NY. Foco da pesquisa: câncer de pâncreas.

Quando múltiplos tumores ou cânceres se espalharam por todo o corpo, distinguir que células vieram de qual tumor pode ser difícil. Para superar este desafio, esta equipe de investigação usou marcação fluorescente “confetti” em um rato de laboratório com câncer de pâncreas. Nesta imagem de prova de conceito, células adultas de rato foram induzidas aleatoriamente a produzir uma das quatro diferentes moléculas fluorescentes. Os descendentes destas células continuaram a produzir a mesma cor que sua célula parental. O Instituto Nacional do Câncer do NIH financia este projeto de pesquisa, que procura identificar mudanças genéticas que contribuem para o câncer de pâncreas.


As proteínas do vírus Ebola

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Crédito: David S. Goodsell, Colaboratório de Pesquisa para Estruturas Bioinformáticas do Banco de Dados de Proteínas, Piscataway, NJ / La Jolla, CA. Foco da pesquisa: biologia estrutural.

Esta ilustração do vírus Ebola mostra suas proteínas estruturais (em sete tons de azul, verde e magenta), seu genoma RNA (em amarelo) e sua membrana (em roxo claro). O pequeno tamanho dos genomas virais limita muito o número de proteínas que podem ser codificadas. Portanto, muitas vezes proteínas virais têm que cumprir múltiplas funções. A matriz proteica do Ebola (em azul claro) é um exemplo notável desse fenômeno: ela muda de forma para cada um dos seus trabalhos diferentes. Através do Protein Data Bank, as estruturas tridimensionais de proteínas do vírus Ebola são disponibilizadas gratuitamente para os cientistas de todo o mundo, para promover a pesquisa sobre como combater este vírus mortal.


Controle genético de uma flor

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Crédito: Nathanaёl Prunet, Elliot Meyerowitz, e Jack Thomas, Instituto de Tecnologia da Califórnia, em Pasadena, CA, Faculdade de Dartmouth, Hanover, NH, Instituto Médico Howard Hughes. Foco da pesquisa: Células-tronco e desenvolvimento da flor.

Como a maioria das plantas com flores, os órgãos masculinos, ou estames, das flores Arabidopsis cercam o órgão feminino central, ou pistilo. O controle preciso de quais genes são ativados em quais células é essencial para o desenvolvimento destas estruturas adjacentes, ainda muito distintas. Nesta imagem de jovens botões de flores Arabidopsis, o gene SUPERMAN (vermelho) é ativado no limite entre as células destinadas a formar as partes masculinas e femininas. A atividade do gene SUPERMAN impede que as células centrais, que virão a formar o pistilo do sexo feminino, ativem o gene masculinizante APETALA3 (verde). Esta pesquisa busca identificar princípios de manutenção de células-tronco e especialização celular, o que poderá fornecer informações importantes para futuros estudos na agricultura, medicina e outros campos da biologia. A equipe colaboradora de pesquisadores recebe apoio do Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais do NIH, da Fundação Científica Nacional dos EUA e da Secretaria de Ciência do Departamento de Energia.


Mapa de calor de zinco em folhas de plantas

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Crédito: Suzana Car, Maria Hindt, Tracy Punshon, e Mary Lou Guerinot, Dartmouth College, Hanover, NH. Foco da pesquisa: biologia e nutrição vegetais.

O zinco é micronutriente essencial e vital para o funcionamento de mais de 300 enzimas. A deficiência de zinco afeta mais de dois bilhões de pessoas em todo o mundo e pode comprometer o sistema imunológico, as funções gastrointestinais e desenvolvimento do cérebro. Esses pesquisadores estudam como as plantas adquirem, sequestram e distribuem o zinco, com o objetivo de encontrar formas de aumentar o teor desta substância nas safras. Usando tecnologia de raios-X fluorescentes de síncrotron, eles criaram este mapa de calor de níveis de zinco em uma folha de Arabidopsis thaliana. A Fundação Nacional da Ciência, o Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais e o Instituto Nacional de Ciências de Saúde Ambiental NIH financiaram este programa de pesquisa. A Secretaria de Ciência do Departamento de Energia financia o Laboratório Nacional Fonte de Luz Síncrotron, que gera os raios X27A usados para criar esta imagem.


Células nervosas e vasos sanguíneos

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Crédito: Shachi Bhatt e Paul Trainor, Instituto Stowers de Pesquisa Médica, Kansas City, MO. Foco da pesquisa: biologia do desenvolvimento.

Vasos sanguíneos e células nervosas funcionam em paralelo ao longo do corpo e são dependentes um do outro para o funcionamento correto. Eles também seguem caminhos iniciais de desenvolvimento semelhantes, como visto nesta imagem de do tronco de um embrião de rato. Os doutores Bhatt e Trainor estão estudando estas vias paralelas, com foco em uma molécula envolvida no controle de genes durante o desenvolvimento inicial dos vasos sanguíneos (em cinza) e das células nervosas (em vermelho). O conhecimento detalhado dos processos normais de desenvolvimento constitui um fundamento essencial para a pesquisa sobre defeitos de nascimento e outras doenças que afetam o desenvolvimento destes sistemas de órgãos.


Coração e vasos sanguíneos num feto de galinha em desenvolvimento

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Crédito: Jessica Ryvlin, Stephanie Lindsey, e Jonathan Butcher, Cornell University, Ithaca, NY. Foco da pesquisa: desenvolvimento do coração.

Durante o desenvolvimento embrionário, a formação de defeitos cardíacos congênitos altera os padrões de fluxo sanguíneo. Neste projeto de pesquisa do Instituto do Coração, Pulmões e Sangue do NIH e da Fundação Nacional da Ciência dos EUA, os cientistas estão estudando como esses padrões mudam e desenvolvendo ferramentas de medição, com o objetivo de melhorar o diagnóstico de defeitos cardíacos em embriões humanos. Para observar o desenvolvimento normal e anormal do coração em tempo real, os pesquisadores delicadamente transferiram embriões vivos de galinha de cascas de ovos para recipientes artificiais. Intervenções microcirúrgicas são utilizadas para induzir defeitos cardíacos e, assim, modelar padrões de mudança de fluxo sanguíneo. Imagens como esta são criadas sem quaisquer corantes — em vez disso, são melhoradas com software de edição de fotografias. As imagens modificadas permitem aos pesquisadores visualizar melhor o coração em desenvolvimento (à esquerda do olho) e a rede de vasos sanguíneos a partir do coração e em todo o embrião de galinha.


Estrutura cristalina do esmalte dentário

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Crédito: Olivier Duverger e Maria I. Morasso, Instituto Nacional de Artrite e Doenças Osteomusculares e de Pele, NIH, Bethesda, MD. Foco da pesquisa: desenvolvimento e estrutura do esmalte dentário.

O esmalte é a substância mais dura no corpo. Ele protege a superfície dos dentes. Esta imagem, feita com microscopia eletrônica de varredura, mostra o padrão cristalino formada por prismas de esmalte, um arranjo que confere resistência e flexibilidade. Mutações genéticas que afetam a formação do esmalte podem resultar em defeitos na espessura, mineralização, e/ou padrão cristalino do esmalte. Isso pode produzir dentes fracos, propensos a cáries, o que por sua vez pode aumentar outros riscos à saúde, como infecções sistêmicas e doenças cardíacas. Esses pesquisadores do NIH — mais especificamente, do Programa Interno de Pesquisa do Instituto Nacional de Artrite, Doenças Osteomusculares e de Pele — estão usando ratos de laboratório para estudar como variações genéticas afetam o desenvolvimento do esmalte e da saúde.


Crescimento de colônia bacteriana

Crédito: Mehmet Berkmen e Maria Penil, New England BioLabs, Ipswich, MA. Foco da pesquisa: interações entre colônias bacterianas.

O laboratório do Dr. Mehmet Berkmen construiu uma câmara única, que permite aos cientistas fotografar colônias de bactérias cultivadas em placas de ágar por várias semanas.

Como o ágar desidrata rapidamente, tal crescimento de longo prazo não seria possível fora da câmara de fotografia especializada em time-lapse. Os pesquisadores usam este método para estudar as interações de longo prazo entre colônias de bactérias.

Neste vídeo, bactérias pintadas em uma placa de ágar crescem em uma imagem de uma planta com flor. Vários tipos diferentes de bactérias podem ser vistos, incluindo Serratia (vermelho), Bacillus (branco) e Nesterenkonia (amarelo).


Atividade cerebral em repouso

Crédito: Kimberly Leiken e Elana Harris, Centro Médico Hospitalar Infantil de Cincinnati, Cincinnati, OH. Foco da pesquisa: Distúrbio compulsivo obsessivo

Este vídeo mostra a atividade cerebral de um indivíduo com transtorno obsessivo-compulsivo que está em repouso. Cada cubo representa a atividade cerebral registrada por um sensor em um capacete magnetoencefalografia (MEG) e as diferentes cores indicam o nível de atividade (sendo vermelho o mais alto e azul, o mais baixo). Os pesquisadores usaram MEG e outras tecnologias de neuroimagem para avaliar as respostas do tratamento em indivíduos com transtorno obsessivo-compulsivo. Este estudo, apoiado pelo Instituto Nacional de Saúde Mental do NIH, também explora a existência de uma relação entre a gravidade dos sintomas e medições aberrantes usando MEG.

[FASEB]