Respirar embaixo da água

    arbaixo131/10/2016, por Reinaldo José Lopes - No distante ano de 1962,o explorador e cineasta francês Jacques Cousteau, que criou praticamente sozinho o gênero dos documentários submarinos, profetizou o surgimento do Homo aquaticus – seres humanos com brânquias cirurgicamente implantadas no pescoço. Como todos sabemos, não rolou. Ninguém ainda tem ideia de como realizar uma modificação tão profunda no organismo humano, e poucas pessoas seriam suficientemente imbe… digo, corajosas a ponto de se submeter a esse tipo de operação. Mas não pense que esse é o fim do sonho da adaptação (quase) total ao ambiente molhado. Engenhocas de vários tipos poderiam extrair oxigênio da água doce ou salgada e dar total autonomia à nossa espécie quando visitássemos as profundezas.

    Antes de conhecer essas propostas aparentemente malucas, no entanto, vamos colocar alguns pingos nos is. Embora a molécula de água seja composta de um átomo de oxigênio (e dois de hidrogênio, claro), não é a partir dela que os pesquisadores querem obter o precioso gás: “quebrar” a substância em seus constituintes atômicos exigiria energia demais. Se um dia tivermos brânquias artificiais disponíveis no mercado, elas vão funcionar mais ou menos como as brânquias dos peixes e outros bichos aquáticos, capturando o ar que está naturalmente dissolvido no líquido e levando-o até nossos pulmões.

    Transporte ativo

    Dito assim, até que parece simples – e, de certa forma, é simples mesmo. Experimentos clássicos, feitos durante os anos 60 nos EUA pelo engenheiro químico Walter Robb e pelo fisiologista Charles Paganelli, conseguiram fazer com que um hamster e um cãozinho sobrevivessem por tempo indeterminado “respirando” água. O truque foi cercar os bichos com uma membrana semipermeável, feita de silicone, que deixou o ar dissolvido no líquido passar, barrando, ao mesmo tempo, a água propriamente dita. O problema é que, nesse tipo de brânquia, o nível de oxigênio no ar acaba se estabilizando em 16%. Como a proporção do gás no ar normal é de 21%, pessoas que respirarem a quantidade diminuída de oxigênio por tempo prolongado ficarão com o raciocínio prejudicado, o que é um bocado perigoso.

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    O interessante mesmo seria dar um jeito de trazer ativamente o oxigênio para as narinas do candidato a peixe, sem depender da difusão passiva de ar pelas membranas da “brânquia”. Nesse caso, como sempre, vale a pena copiar a natureza – para ser mais exato, o sistema que o nosso organismo usa para transportar oxigênio em seu interior (veja o infográfico). Pesquisadores nos EUA e no Japão projetaram um tipo de membrana dupla, que usaria como carregador de piano a hemoglobina, substância do sangue que tem grande afinidade química com o oxigênio. Na 1a parte da membrana, a hemoglobina “agarraria” o gás e o carregaria até a 2a metade da brânquia artificial. Neste pedaço do aparelho, um estímulo elétrico faria as moléculas de hemoglobina soltar o oxigênio, que então poderia ser livremente respirado pelo mergulhador em questão.

    A ideia é boa – tão boa, aliás, que seu grande defeito é ser boa demais. O que acontece é que, quanto mais fundo alguém desce n’água, mais perigoso se torna respirar oxigênio puro. A apenas 9 metros de profundidade, por exemplo, o gás se torna tóxico. Ou seja, é preciso dar um jeito de encher as brânquias artificiais com nitrogênio (principal componente do ar terrestre), e não apenas oxigênio. Só que, quanto maior a profundidade, maior a tendência do nitrogênio de se manter dissolvido na água.

    Por tudo isso, o mais provável é que a solução definitiva para as brânquias artificiais seja, ironicamente, algum tipo de líquido que possa ser inalado. Existem substâncias que, na forma líquida, conseguem carregar bem o oxigênio e poderiam ser “respiráveis” pela nossa espécie, possivelmente através da garganta. Com líquidos, não há o problema da perda de nitrogênio, o que manteria o ar dissolvido em estado de equilíbrio, como o da atmosfera. Quem conseguir combinar a extração de oxigênio da água com esse tipo de líquido respirável finalmente realizará o sonho das brânquias próprias.

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    Uma das propostas de “brânquia artificial” emprega substância do sangue

    1. A respiração aquática começa com uma membrana (a esponja na imagem abaixo), que funciona como um filtro, retirando o ar que está dissolvido naturalmente na água doce ou salgada.

    2. O ar (representado pelas bolhas) entra em contato com a hemoglobina, uma substância do sangue que funciona como carregadora de oxigênio (O2). As paredes dos tubos estão cheias dela.

    3. O próximo passo é levar o oxigênio ao mergulhador. Para isso, a hemoglobina recebe um estímulo elétrico, que faz com que a molécula “solte” o oxigênio que transporta.

    4. Na hora de soltar o ar, o mergulhador libera gás carbônico (CO2). O gás, que é a “sobra” da respiração, atravessa as duas membranas da “brânquia artificial” e volta para a água ao redor.

     

    Cientistas russos afirmam que é possível respirar debaixo d’água

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    Pesquisadores resgataram técnica dos ano 80 e juram que já conseguiram manter um cão por 15 minutos debaixo d’água. Experimentos recentes realizados pelo Fundo de Pesquisas Avançadas, em Moscou, na Rússia, confirmam que respirar debaixo d’água será possível em um futuro próximo.

    Os pesquisadores resgataram uma técnica soviética da década de 80, na qual os pulmões dos aquanautas eram enchidos com uma mistura especial de gases, o que fazia com que eles fossem capazes de mergulhar em profundidades de até 500 metros sem causar danos ao seu corpo. Aquanauta é a designação dada a qualquer pessoa que fique sob a água, exposta a um ambiente de pressão, por tempo suficiente para equilibrar a sua média respiratória com a superfície.

    Atualmente, os cientistas estão em uma fase experimental com cães, e os resultados são promissores. Um dos animais utilizado como cobaia conseguiu ficar 15 minutos debaixo d’água sem apresentar lesões. Para chegar a esse estágio, os especialistas russos desenvolveram um líquido que, ao ser administrado pelas vias respiratórias, abastece o organismo de oxigênio. Isso faz com que os pulmões sejam capazes de suportar altas pressões. Eles preveem que o uso dessa técnica revolucionária auxiliará enormemente diferentes setores da pesquisa subaquática e será uma ferramenta imprescindível para os resgates em alto mar.

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    Homem-peixe: é possível respirar debaixo d´água?

     

    2012, por Carlos Eduardo Ferreira - Respirar embaixo d’água é, provavelmente, uma das utopias mais típicas da infância — eventualmente perdendo terreno apenas para o desejo de voar. Afinal, a água ainda representa uma das barreiras mais óbvias ao espírito humano aventureiro, que ainda precisa se revestir de uma parafernália considerável a fim de poder confraternizar com o mundo subaquático. Mas será que esse sonho é ainda tão distante?

    Embora atualmente respirar sob a superfície da água ainda implique em uma série de inconvenientes, não se pode dizer que a fertilidade da sua imaginação infantil não possa vislumbrar, hoje, uma possibilidade de realização. É claro que as características próprias do organismo humano ainda permanecem como o principal impedimento.

    De fato, é pouco provável que os nossos pulmões um dia sejam capazes de retirar o oxigênio livre na água, da forma como fazem os peixes. Entretanto, entre possibilidades remotas envolvendo melhoramentos da raça humana (algo que até já deu uma guerra, dizem) e tecnologias mais “pé no chão”, fato é que, talvez, nós não estejamos assim tão distantes de seguir os passos de personagens como Namor ou a Pequena Sereia — identifique-se com quem quiser. Entretanto, talvez delimitar o “problema” seja um bom começo, não? Vamos a ele.

    Por que não conseguimos respirar embaixo d’água?

    Sim, com certeza há uma boa explicação científica para aquela agonia que você sentiu ao “engolir” água durante as últimas férias. Digamos, algo um pouco melhor do que o tradicional “não respiramos embaixo d’água porque os nossos pulmões não são adequados para tanto”. Conforme explica o site HowStuffWorks, a grande questão está no fato de que os elementos químicos, ao combinarem-se entre si, acabam por gerar uma vastidão de produtos fundamentalmente distintos. Dessa forma, ao juntar, digamos, carbono, hidrogênio e oxigênio, o resultado tanto pode ser vinagre (C2H4O2) quanto etanol (C2H5OH) ou ainda gordura. Dessa forma, não espere que os seus pulmões simplesmente sejam capazes de absorver o “O” de cada “H2O”. Por estar vinculado a duas moléculas de hidrogênio, o oxigênio simplesmente forma outro composto (é claro), tornando-se, portanto, completamente inútil para o nosso organismo.

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    Mas... E os peixes?

    Neste ponto, outra questão, bastante natural, pode surgir: “por que os peixes conseguem aproveitar o oxigênio da água?”. Simples: porque, em sentido estrito, não se trata realmente de um oxigênio “da água”, mas sim do O2 presente “na água”. Quer dizer, trata-se de oxigênio dissolvido. Parece impossível? Não mesmo. Basta lembrar daquele refrigerante que você vira de uma só vez em cada almoço — tão cheio de gás carbônico que este é “obrigado” a deixar o líquido na forma de bolhas. Portanto, o que os peixes fazem é retirar o oxigênio dissolvido na água — e que não forma as moléculas do líquido.

    O Homo Aquaticus (ou quase isso)

    Em 1962, o cineasta e explorador francês Jacques Cousteau imaginou que, em um futuro distante, nós poderíamos nos transformar na espécie “Homo aquaticus”, com brânquias cirurgicamente implantadas. De fato, caso você tenha lido o tópico anterior, é possível que esteja, neste momento, apostando as fichas juntamente com o Sr. Cousteau. O problema é que o “buraco é mais embaixo”. Talvez uma estrutura maluca que deixasse nosso sistema respiratório semelhante ao dos peixes pudesse mesmo funcionar. Entretanto, o ar atmosférico contém aproximadamente 20 vezes mais oxigênio livre do que o mesmo volume de água — sim, você ficaria sem ar. O peixe consegue sobreviver com “tão pouco” por ter sangue frio, o que reduz a quantidade necessária de oxigênio — de fato, mesmo as baleias precisam respirar como nós. Além disso, a água é muito mais difícil de transportar, pois é bem mais densa do que o ar — sem levar em conta, ainda, questões relacionadas à área de superfície do pulmão humano, que é incapaz de capturar eficientemente o oxigênio presente na água.

    Uma caçada ao O2 livre da água

    Então os seus pulmões são inaptos para respirar sob a água, e a quantidade de O2 nesta é também menor do que a necessidade humana. Entretanto, sim. Ainda é possível imaginar uma forma de se respirar sob a água... Embora não sem uma boa ajuda da tecnologia. Conforme colocou a revista “Super Interessante” em sua edição especial “A Ciência do Impossível”, durante os anos 1960, a dupla Walter Robb e Charles Paganelli — químico e fisiologista, respectivamente — conseguiu fazer com que um hamster e um cão respirassem embaixo d’água por tempo indeterminado.

    Para tanto, os dois envolveram os animais em uma membrana semipermeável, a qual deixava passar apenas o oxigênio dissolvido na água — impedindo, portanto, que o líquido entrasse. Bem, mas então essa seria a solução definitiva para o ser humano? Dificilmente. O oxigênio disponível dessa forma estabilizava-se em uma concentração de 16%, sendo que o normal (no ar atmosférico) é de 21%. Em outras palavras, não demoraria muito para que um ser humano acabasse com o raciocínio lógico comprometido. Mas pode haver uma solução para isso.

    Transporte ativo de oxigênio

    Já que deixar que o oxigênio simplesmente atravesse por “livre e espontânea vontade” uma membrana não é possível, então uma ideia seria forçar a sua passagem, certo? E há um aliado vital para isso no nosso próprio corpo: a hemoglobina. Trata-se da metaloproteína responsável pela transporte de oxigênio no nosso organismo.De fato, pesquisadores dos EUA e do Japão chegaram a conceber a “planta baixa” de um dispositivo capaz de transportar o oxigênio livre da água até o seu sistema respiratório. Para liberar a molécula, bastaria estimular eletricamente a hemoglobina.

    Entretanto, há mais um equívoco nesse ponto: o oxigênio se torna tóxico em determinadas profundidades, obrigando a injeção de nitrogênio na mistura — já que, quanto maior a profundidade, maior é a diluição do nitrogênio (principal componente do ar atmosférico). Neste ponto, talvez seja interessante se lembrar de certo filme hollywoodiano: O Segredo do Abismo. A conclusão de boa parte dos pesquisadores, portanto, é que o oxigênio deveria ser transportado para os pulmões em alguma forma de líquido — tal e qual o funcionamento do traje de mergulho hipotético do filme “O Segredo do Abismo” (The Abyss). Isso porque, com líquidos, não há problema de perda de nitrogênio, o que manteria o ar sempre em equilíbrio.

    Meio homem, meio alga

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    Sim, sempre é possível ir um pouco além. Deixando o desafio puramente tecnológico de lado, há quem imagine a possibilidade de, um dia, fundir os genes dos seres humanos com o de algas. Eis de onde a quimera surgiu: de acordo com o site Dailymail, pesquisadores descobriram salamandras cujos ovos fundem-se com determinado tipo de alga — a qual é perita em captar o oxigênio da água — e que ambos se tornam uma única criatura. Bem, combine a isso à descoberta dos pesquisadores da Universidade de Halifax, Canadá, e o que se tem é a possibilidade de um homem-peixe. De acordo com cientistas, o DNA humano tem agregado centenas de vírus, algo que se acumulou ao longo da história humana. Basta trocar os vírus pelas algas e... Ok, é provável que isso ainda demore um pouco.

     

    Fonte: https://super.abril.com.br
               https://actualidad.rt.com
               https://www.tecmundo.com.br

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