O brilho na pesquisa científica básica

A pesquisa de base na ciência é a faísca que cria conhecimento novo e soluciona grandes problemas.

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Pesquisadores do MIT desenvolveram um novo método de imageamento de proteínas e RNA de neurônios em tecido cerebral intacto. Fonte: MIT.

Por Liz Karagianis
Publicado no MIT Spectrum

“Eu não sonhava em desenvolver o GPS,” afirma o Professor Emérito Dan Kleppner, que ajudou a inventar, em 1960, o maser de hidrogênio, um relógio atômico que através da emissão estimulada do hidrogênio produz ondas eletromagnéticas precisas, tecnologia que agora está no cerne dos sistemas de posicionamento global baseados em satélites.

Na pesquisa básica, você não reconhece bem as aplicações até as descobertas estarem em mão, prontas para uso,” afirma ele. “Ao meu ver, a ciência básica é a melhor coisa que a humanidade possui – não muito por levar à novas utilidades, mas por levar a novos entendimentos. Para mim, não há melhor prazer que a alegria da descoberta.

Esse entusiasmo é abundante no Instituto de Tecnologia de Massachussetts (MIT), universidade muitas vezes considerada a melhor do mundo. A pesquisa básica nos levou à descoberta do primeiro gene de câncer humano; à primeira confirmação experimental da existência dos quarks; nos levou à primeira síntese química sintética da penicilina e à descoberta do Prochlorococcus, a espécie fotossintética mais abundante da Terra.

Uma espantosa variedade de pesquisa de base está à caminho agora. Em quase todos os campos, o MIT têm especialistas na fronteira. Considere por exemplo o laureado com o Nobel Bob Horvitz, que descobriu que há genes específicos que determinam a morte das células. Hoje em dia essa descoberta está revelando novas terapias para tratar o câncer, Alzheimer e Parkinson. Outro exemplo é Janet Conrad, cuja pesquisa na física dos neutrinos estão mudando o jeito que entendemos a matéria. No final dos anos 1990, aprendemos que essas ilustres partículas têm massa: a surpresa mais chocante da física de partículas dos últimos 40 anos.

A cada ano, 3.500 cientistas pesquisadores e visitantes trabalham em projetos com o corpo docente e os estudantes; milhares de estudantes de pós-graduação conduzem pesquisa para virarem líderes em seus respectivos campos e nove em cada dez estudantes de graduação participam do carro chefe do MIT, o Programa de Oportunidades de Pesquisa para Estudantes de Graduação (UROP, em sigla em inglês), o qual conecta estudantes com os docentes visando parcerias de pesquisa. Assim como os professores pesquisadores, os estudantes publicam em jornais reconhecidos, apresentam em conferências profissionais, participam de discussões políticas e revelam suas descobertas ao mundo.

A pesquisa de base é o alicerce do MIT – e o fundamento do amanhã.

Por que Pesquisa de Base?

Por que buscar a pesquisa de base simplesmente por causa da curiosidade, descoberta e conhecimento quando a pesquisa aplicada trata dos principais problemas do mundo —  pobreza, energia, doenças ou novos negócios para impulsionar a economia? Acadêmicos dizem que buscam a pesquisa de base porque é um processo de criação, e sem isso, as aplicações simplesmente somem.

“As pessoas pensam em pesquisa básica e aplicada como separadas, mas é uma mistura extremamente importante,” diz Ram Sasisekharan, professor de Bioengenharia cuja pesquisa em açúcares complexos levou à uma enxurrada de potenciais aplicações médicas que poderiam aumentar significantemente a melhora de pacientes com câncer e doenças infecciosas. “Frequentemente a pesquisa básica impulsiona as aplicações de um jeito muito mais profundo,” afirma ele. “Para ter uma maior probabilidade de sucesso na área das aplicações, é extremamente importante estar bem ambientado com o mecanismo básico da tecnologia alvo.”

Richard Schrock, professor do departamento de química do MIT e ganhador do prêmio Nobel de 2005, afirmou: “Eu cheguei aqui fazendo pesquisa básica.” Seguindo sua curiosidade, ele desenvolveu os catalisadores para as reações químicas que usamos hoje na indústria verde de farmacêuticos, combustíveis e outros químicos sintéticos.

A importância da pesquisa básica é que você descobre algo que não esperava — algo que ninguém esperava. E é de onde vem quase tudo que nós esperamos agora,” afirma ele. “O meu trabalho tinha utilidade. Eu só não sabia na época.

Avanços à longo prazo

Pesquisa de base pode ser de tirar o fôlego, mas geralmente demanda uma quantidade enorme de tempo.

Recentemente, o professor Alan Guth celebrou uma das mais significativas descobertas na história da física com a primeira evidência direta de sua teoria sobre o que ocorreu na fração de segundo após o Big Bang.

Sua teoria abaladora acerca da inflação cósmica afirma que durante aquela primeira fração de tempo, o universo expandiu exponencialmente à um fator de 10^25. Uma bola de golfe se expandindo nessa taxa acabaria 500 vezes maior que a Via Láctea. Olhando para trás 14 bilhões de anos no passado, naquele primeiro instante cósmico, uma equipe de radioastrônomos utilizando telescópios no Polo Sul detectou recentemente ondulações no tecido do espaço-tempo — as ondas gravitacionais — o registro do universo se separando na primeira fração de tempo após seu nascimento

O trabalho revolucionário de Guth — proposto inicialmente em 1979 — nos possibilita visões espetaculares de algumas das perguntas humanas mais básicas, como por exemplo, como o universo começou? E porque nós existimos?

“Ciência de base é poderosa porém leva tempo pra ser desenvolvida,” afirma Dina Katabi, professora de engenharia elétrica e computação científica e vencedora do prêmio MacArthur, denominado prêmio “Genius”. “E, ao não ser que você invista com antecedência, você não pode colher os benefícios depois.”

Algumas vezes é necessário investir mesmo que no momento não esteja claro que o desenvolvimento vá levar à alguma coisa, ou digamos, à algum produto. Porém, depois de um tempo, mesmo que seja 60 anos, fica muito claro que esse trabalho virou uma incrível inovação.”

Ideias no Mercado

Ram Sasisekharan, que acumula 85 patentes e já lançou três companhias de biotecnlogia no Kendall Square em Cambridge, lugar que guarda um título próximo de o “quarteirão” com mais inovações do mundo, afirma que a ciência de base pode levar à aplicações, companhias, trabalhos, uma economia fortalecida e à competitividade global.

O que separa o MIT de outras universidades é que a cultura do MIT advém de sua história como uma escola de engenharia com conexões profundas com a indústria, o que facilita para as descobertas da ciência entrarem no mercado, mais do que em qualquer outra instituição científica. Em parte, ele afirma que o sucesso do MIT é devido ao Escritório de Tecnologia e Licenciamento, o qual torna o patenteamento e o licenciamento descomplicados, e também porque o MIT valoriza e apoia a colaboração que acontece frequentemente entre engenharia e ciência.

Em outras universidades, pode ser difícil para um biólogo abrir um negócio; mas no MIT, biólogos ajudaram a transformar o Kendall Square na capital biotecnológica do mundo. O Kendall Square (a vizinhança que cerca o campus do MIT) agora abriga 150 companhias high-tech, incluindo algumas das mais célebres companhia de tecnologia, biotecnologia e farmacêuticas do planeta.

“O MIT é um gerador. O MIT combina pesquisa de base com o início de empresas que podem trazer essas inovações para o mercado, e daí vem seu sucesso,” afirma Kripa Varanasi, professor associado de engenharia mecânica, que já preencheu mais de 50 patentes e estuda superfícies hidrofóbicas (e propensas à acumular água), como as que encontramos na natureza. O seu trabalho poderia resolver grandes problemas de energia, água, agricultura ou transporte, porém, afirma ele, que como é típico da pesquisa de base, seus esforços foram surpreendentemente redirecionados quando ele lançou o LiquiGlide, uma companhia que produzia coberturas hidrofóbicas não tóxicas para embalagens que preveniam os líquidos viscosos como ketchup, pasta de dente e geleia de grudar nas paredes da embalagem. O produto, apoiado por um vídeo viral que mostrava ketchup fluindo sem complicação da embalagem, foi apontado pela revista TIME como uma das melhores invenções do ano de 2012.

>“Nós surgimos com uma tecnologia ótima, mas o sistema do MIT como um todo é responsável por nosso sucesso. Todo mundo animou — o pessoal no Centro Martin Trust para empreendimento, o Serviço de Mentoria para Empreendimentos e o Centro Deshpande para Inovação Tecnológica do MIT. Eles publicaram nossos vídeos do ketchup escorregando para fora da garrafa e no outro dia já era notícia no país todo,” afirma Varanasi. “A cultura empresarial do MIT torna a comercialização fácil e a Instituição, única.”

Menos investimento atrasa as descobertas

Pesquisa de base não demanda apenas tempo, mas também dinheiro. Pergunte à Penny Chisholm, professora do departamento de Estudos Ambientais do MIT que revolucionou nosso entendimento acerca da vida nos oceanos em 1988 quando ela e seus colegas identificaram o Prochlorococcus, o menor plâncton marinho e mais abundante organismo fotossintético no oceano, o qual tem um papel fundamental na manutenção do clima.

Não apenas é a espécie única mais abundante no planeta, mas também nunca haviam ouvido falar dela até o momento — e Chisholm responsabiliza o financiamento federal pela descoberta. “Por 25 anos, a maior parte da minha pesquisa era financiada pelo governo federal americano,” afirma ela.

Na realidade, o MIT tem papel chave no aumento do investimento federal em pesquisa de base no século XX. Na época do início da Segunda Guerra Mundial, o MIT já se colocava entre as melhores universidades de pesquisa dos Estados Unidos.

Ao final da Segunda Guerra, Vannevar Bush, professor do MIT, emérito da engenharia e conselheiro científico do presidente Franklin Delano Roosevelt, escreveu um artigo denominado Ciência: a Fronteira Infinita, o qual virou a base para as políticas científicas após a Segunda Guerra e levou, em 1950, à criação da Fundação Nacional da Ciência para apoiar a pesquisa científica civil.

Após a guerra, o financiamento governamental para a ciência, estimulado por interesses na defesa do país, levou à um crescimento exponencial no percentual do orçamento federal destinado à pesquisa, apoio este que foi máximo durante o programa Apollo nos anos de 1960. Após a Guerra Fria, como o investimento na pesquisa para defesa diminuiu, o investimento federal nas ciências da vida (a qual combina conhecimentos de biologia, farmácia e química), cresceu. Os docentes do MIT começaram a redirecionar sua pesquisa para alcançar novas oportunidades que a revolução no campo da biologia molecular disponibilizou.

Por mais de 60 anos, o MIT e outras universidades de pesquisa dos Estados Unidos comandaram as descobertas e inovações mundiais — com benefícios direcionados à todo o país — devido ao financiamento federal. Esse suporte vital, no entanto, está agora em declínio. Em 1960, por exemplo, 55% da renda do campus do MIT vinha do fundo para pesquisa do governo. Em 2013, esse percentual caiu para 22%. Chisholm afirma que essa queda está interrompendo a continuidade da pesquisa.

“Pesquisadores estão focando em projetos com alta probabilidade de gerar resultados, porque esses projetos possuem uma chance maior de receber financiamento. Acontece que os membros do corpo docente estão fazendo coisas seguras porque sabem que elas irão funcionar. Eles decidem correr menos riscos, mas então a probabilidade de descobrir algo realmente novo e excitante diminui,” afirma ela.

Sasisekharan, agora trabalhando no Instituto David H. Koch para Pesquisa Integrativa em Câncer e cujo trabalho em açúcares complexos gerou um poderoso impacto na indústria multibilionária com o medicamento Heparin, que utiliza compostos baseados em açúcar para afinar o sangue, declara: “O financiamento dos Institutos Nacionais de Saúde (os NIH, em sigla original), é vital. Se nós não tivéssemos tido o financiamento, ficaria muito mais difícil de fazer as coisas. Claramente, está ficando mais complicado porque estamos ficando cada vez mais avessos ao risco, e em consequência, o investimento em ciência de base ficou definitivamente mais difícil do que costumava ser.”

Chisholm adiciona que atualmente grandes fundações e doadores físicos estão financiando a pesquisa de base de alto risco em campos com investimento limitado. “Isso mudou a minha vida como pesquisadora,” afirma ela. “E está mudando o panorama da ciência.”

Mantendo-se na competição

A erosão do suporte governamental tem consequências, afirmam os docentes. Os programas de pós graduação diminuem; nós perdemos membros jovens para instituições com mais dinheiro; se torna cada vez mais árduo inspirar a próxima geração à buscar a pesquisa básica; e conforme os Estados Unidos desiste de tomar a frente em múltiplos campos de estudo, o país eventualmente perde sua competitividade.

“Anda ocorrendo um declínio no tamanho dos programas de pós graduação nos últimos anos,” afirma Richard Schrock. “O número de estudantes pós graduados em química atualmente é aproximadamente a metade da média histórica.”

Chisholm acrescenta: “Conforme o investimento encolhe, há menos suporte para os pós-doutorados, menos ajuda de afiliações e sociedades. E nós arriscamos perder membros brilhantes do corpo docente que estão no meio de suas carreiras para universidades em países que estão investindo mais em pesquisa de base. Os Estados Unidos está arriscando perder sua posição mundial de líder em pesquisa e educação em ambos, ciência e engenharia.”

O tempo de investir em pesquisa de base é à qualquer momento.

afirma Dina Katabi, que trabalha na fronteira da ciência da computação, engenharia elétrica e física para aumentar a velocidade, confiabilidade e segurança do processamento e transferência de dados. “Se não investirmos, em 10 ou 20 anos estaremos frente à frente com países cuja base em ciência será muito mais forte que a nosso. Nós sempre fomos os pioneiros na ciência, mas muito rapidamente, podemos perder a dianteira.”

“Um comprometimento com a ciência básica e a convergência de disciplinas podem nos impulsionar à tomar a frente e permanecer competitivos no cenário global,” Sasisekharan airma. “Qualquer coisa que nos tire dos trilhos tem um preço. E com menos financiamento federal, fica difícil inspirar a nova geração à permanecer animada com a ciência de base.”

Aponta pra fé e rema

Kwanghun Chung é um jovem assistente de professor em Engenharia Química que chegou ao MIT no outono de 2013 e se instalou como pesquisador no Instituto de Engenharia e Ciência Médica (IMES). Ele está colaborando com engenheiros, neurocientistas, biólogos e médicos no estudo de doenças cerebrais, desenvolvendo novas técnicas. Recentemente, ele desenvolveu o Clarity, uma nova tecnologia para entender sistemas biológicos complexos e de larga escala como é o cérebro. “Nossa técnica está ainda é primitiva, porém tem grande potencial de transormar o modo com que realizamos a pesquisa biológica e o diagnóstico,” afirma ele.

Muitos membros do corpo docente estão animados com o trabalho de Chung e aonde irá nos levar em 10, 25 ou 50 anos.

“Todo mundo sabe que o investimento está ficando mais complicado,” diz Chung. “O orçamento já é pequeno, e a competição é extremamente acirrada. Mas é cedo demais para desanimar. Não quero pensar sobre isso. Eu amo fazer pesquisa, e é isso que me mantém otimista.”

Dan Kleppner diz que a sua carreira de incríveis 50 anos o leva à focar no lado positivo. ”Uma qualidade da ciência que eu realmente admiro é o inerente otimismo. Apesar de todos os problemas que o mundo enfrenta, eu sou fundamentalmente otimista.”

Schrock acredita que a pesquisa de base é o futuro. E que a liderança científica mundial do MIT depende disso. Ele abre uma porta de seu gabinete no escritório, alcança uma medalha de ouro e mostra ao visitante seu prêmio Nobel.

“Eu tenho muita fé no futuro,” afirma ele. “Eu gostaria de retornar 50 anos após eu morrer e olhar em volta. Pensar sobre o que iremos conhecer. Quero dizer, nós não teremos mais que nos preocupar com câncer de mama, câncer cervical ou problemas cardíacos. E não seria demais se pudéssemos dirigir um carro somente com a energia que vem do sol?”

“Não seria incrível atrelar essa energia para fazer funcionar trens, carros e aviões? Pense nisso,” ele diz. “Seria fantástico.”

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