Fig.1.1 Edward Jenner vacinando James Phipps (1796), Ernest Board (Data desconhecida)

No século XVIII, um dos maiores desafios para a deficiente área da saúde era a varíola, doença viral responsável por parte considerável dos óbitos em alguns países da Europa.

Nessa época, sabia-se que as vacas apresentavam uma forma mais branda da doença (varíola bovina) e que as mulheres responsáveis pela ordenha não se infectavam com o vírus da varíola humana. Tendo conhecimento desses fatos, Edward Jenner (1749-1823), um modesto médico inglês, resolveu infectar um garoto de 8 anos de idade com secreção extraída das feridas de uma ordenhadeira portadora de varíola bovina. E assim o fez. Posteriormente, ele infectou o garoto com secreções das feridas de portadores da varíola humana e, como previsto por ele, o garoto permaneceu saudável (Figura 1.1).

O procedimento de Jenner conduziu-o à descoberta do princípio das vacinas (do latim vacina = "de vaca"): a exposição prévia a um agente atenuado impede a manifestação após um próximo contato com o próprio agente. Mas o que levou o médico a expor um garoto a um procedimento tão arriscado? Foi mesmo preciso?

A sequência de etapas que levou à produção das primeiras vacinas constitui o que hoje chamamos de método científico. Do século XVIII para cá, o método científico passou por uma série de remodelações, visando a maximizar a validação das pesquisas. Esse método, conhecido como hipotético-dedutivo. Suas etapas estão simplificadamente descritas e esquematizadas (Figura 1.2) a seguir.

Fig.1.2 Etapas de um método científico.

As hipóteses testadas devem ser publicadas em revistas científicas. Para que a pesquisa seja considerada válida, ela deve ser descrita de forma clara, de tal modo que outros pesquisadores consigam repeti-la. A confirmação de uma hipótese, comprovada através de repetidas experimentações, permite a elaboração de leis e teorias.

Fig.1.3 Exemplo de experiência controlada.

Em trabalhos experimentais, os pesquisadores utilizam grupos experimental e controle (Figura 1.3). O grupo experimental passa pela alteração do fator a ser testado e o grupo controle é mantido exatamente nas mesmas condições sem a alteração daquele fator. Muitas vezes, os grupos controle recebem placebo, ou seja, formas de administração que não contêm a substância a ser testada, mas que são importantes para que eles sejam submetidos exatamente às mesmas situações às quais foram submetidos os grupos experimentais, exceto pela ausência da substância testada. O objetivo do grupo controle é anular ou diminuir a interferência de possíveis variantes. Na tentativa de minimizar ainda mais as interferências externas, utiliza-se também o teste do duplo-cego: nem os voluntários (ou animais), nem o experimentador responsável pela coleta dos resultados sabem o que cada grupo recebeu - apenas algum pesquisador não envolvido diretamente com a pesquisa.

Os trabalhos realizados são avaliados, revelados e compartilhados no meio científico através dos Congressos e de publicações especializadas na divulgação científica. Essa etapa é tão importante quanto as anteriores, pois abre espaços para discussões e novas ideias referentes ao mesmo assunto.

As Ciências da Natureza, área do conhecimento responsável pela investigação dos fenômenos naturais em seus aspectos mais gerais e fundamentais e suas três grandes disciplinas - Biologia, Física e Química - surgiram graças à natureza curiosa e crítica do homem.

A Biologia, (do grego bios : vida; logos = estudo), responsabiliza-se pelo estudo dos seres vivos e dos fenômenos responsáveis pela manutenção da vida no planeta. Assim como as outras áreas, seu desenvolvimento acompanhou os processos de evolução social e econômica do homem e, atualmente, é vista como um dos campos de conhecimento que mais avançou em ciência e tecnologia ao longo dos últimos séculos.

Fig.1.4 As diferenças entre os seres vivos e a matéria bruta nem sempre são evidentes.

Como vimos, a Biologia encarrega-se do estudo dos seres vivos. Mas o que é um ser vivo? Quais são os requisitos necessários para considerarmos um ser vivo como tal? Quais características os diferem da matéria bruta (Figura 1.4)?

Uma mistura organizada de moléculas orgânicas e inorgânicas

Quando comparamos a composição química de estruturas não vivas e de organismos vivos, observamos que os últimos são mais complexos.

Os elementos mais encontrados nos seres vivos são o carbono, o hidrogênio, o nitrogênio, o oxigênio, o fósforo e o enxofre. Esses elementos podem estar associados formando dois grupos de moléculas, estrutural e funcionalmente, bem integradas: as substâncias inorgânicas, como água e sais minerais, que também são encontradas na matéria bruta, e as orgânicas como, por exemplo, proteínas, carboidratos e ácidos nucleicos.

Graças ao material genético, reproduzem-se e evoluem

Por mais diferentes que sejam, todos os organismos vivos apresentam material genético, ácidos nucleicos que lhes dão a capacidade de reprodução e evolução. A reprodução referese à capacidade de um organismo gerar descendentes semelhantes e depende da duplicação do material genético. A evolução refere-se às adaptações das espécies ao meio em que vivem, fenômeno moldado pela seleção natural que atua privilegiando indivíduos portadores de variações genéticas (mutações) condicionates de características vantajosas.

A maioria apresenta organização celular

Juntamente com as moléculas inorgânicas, as moléculas orgânicas dos seres vivos organizam se para originar a célula.

Quanto ao número de células, os seres vivos são classificados em dois grupos. Organismos formados por uma única célula são chamados de unicelulares, como as bactérias e as amebas, e organismos formados por várias células são chamados de multicelulares, como os animais e as plantas.

De acordo com a complexidade, as células podem ser procarióticas ou eucarióticas. As células procarióticas (Figura 1.5A) são mais simples; apresentam o material genético disperso no citoplasma e são isentas de compartimentos internos membranosos. As células eucarióticas (Figura 1.5B), mais complexas, apresentam material genético disposto no interior do núcleo, além de uma grande variedade de compartimentos membranosos, no interior dos quais ocorrem reações mais ou menos específicas.

Fig.1.5 Tipos celulares: A) procariótica e B) eucariótica.

Os seres vivos necessitam de nutrientes

Todos os organismos celulares dependem de nutrientes, que são produzidos pelo próprio organismo ou obtidos através da alimentação.

Os seres vivos que produzem o próprio alimento, como as plantas e algumas bactérias, são chamados de organismos autotróficos. Para isso, eles realizam normalmente a fotossíntese, conjunto de reações através das quais as substâncias inorgânicas são transformadas em substâncias orgânicas na presença de energia luminosa e clorofila:

Os organismos que não produzem o próprio alimento e são obrigados a obtê-los a partir da alimentação são chamados de heterotróficos. Os animais são heterotróficos por ingestão (ingerem o alimento), enquanto os fungos e muitas bactérias são heterotróficos por absorção (absorvem o alimento). Nos ecossistemas, os organismos autotróficos são os responsáveis pela produção de matéria orgânica. Os organismos heterotróficos alimentam-se dos produtores ou de outros heterotróficos que se alimentam dos produtores.

Independente da forma como os nutrientes são obtidos, no interior das células eles deverão fornecer matéria-prima para permitir o crescimento e o desenvolvimento desse organismo, além de fornecerem energia para as atividades metabólicas. Para fornecer energia, a matéria orgânica é degradada, através da fermentação ou da respiração aeróbia:

Manutenção das condições internas à custa do metabolismo

O intercâmbio de informações e substâncias entre os meios interno e externo do organismo e do meio interno entre si tem como objetivo manter o ambiente interno constante, condição conhecida como homeostase. A homeostase não está restrita apenas ao organismo como um todo; cada uma das células, em situação normal, mantém suas características físicas e químicas em níveis adequados à sua atividade e também à atividade de outros tecidos fisiologicamente interligados. 

A manutenção das condições internas depende do metabolismo, que representa o conjunto de reações que ocorre constantemente dentro dos seres vivos. As reações metabólicas incluem a produção ou a síntese de substâncias necessárias para o crescimento, o desenvolvimento e a reparação de tecidos e a quebra de substâncias com consequente liberação de energia para o organismo manter suas atividades normais. Reações de síntese constituem o que chamamos de anabolismo (exemplo: fotossíntese); reações de quebra constituem o que chamamos de catabolismo (exemplo: respiração aeróbia).

Percebem e reagem aos estímulos ambientais 

Todos os seres vivos, mesmo os mais simples, são capazes de perceber estímulos do meio ambiente e elaborar respostas mais ou menos complexas a esses estímulos. Uma das respostas mais comuns dos seres vivos aos estímulos ambientais é o movimento, capacidade evidente em muitos animais e seres unicelulares. Em outros organismos, movimentos orientados também ocorrem, mas nem sempre são facilmente percebidos. As plantas, por exemplo, apresentam crescimento orientado em direção à luz, o que pode ser considerado uma forma de movimento em direção a um estímulo benéfico (Figura 1.6).

Fig.1.6 Quando colocamos um vegetal em um local iluminado unilateralmente, a tendência é que ele cresça em direção à fonte de luz, fator indispensável à sua sobrevivência.