A pesquisa sobre exoplanetas, mpox, insetos e suicídio rendeu seis prêmios para adolescentes – e um grande prêmio em dinheiro – aqui hoje na Feira Internacional de Ciência e Engenharia Regeneron de 2023 (ISEF). A competição está aberta a pesquisadores do ensino médio de todo o mundo. Os principais vencedores deste ano levaram para casa pelo menos $ 50.000 cada.
Mais de 1.600 jovens cientistas e engenheiros competiram no Regeneron ISEF, esta semana, em Dallas. Centenas desses finalistas dividiram quase US$ 9 milhões em prêmios.
“Mesmo na sua idade, você já está encontrando soluções para alguns dos problemas mais intratáveis do mundo”, disse Maya Ajmera, falando na grande cerimônia de premiação hoje. “Entre vocês”, disse ela, “vejo futuros inovadores, líderes e pioneiros”. Ajmera é presidente da Society for Science (que também publica esta revista). A Sociedade realiza a competição ISEF desde que criou este evento anual em 1950.
Kaitlyn Wang, 17, levou para casa o prêmio máximo da competição este ano. Ela desenvolveu um método para detectar um tipo de planeta difícil de encontrar que orbita algumas estrelas distantes. Esses exoplanetas são conhecidos como USPs por seus períodos ultracurtos. Cada um deles orbita suas estrelas tão perto que leva menos de 24 horas para fazer um círculo completo. (Nosso planeta natal, em contraste, leva 365 dias para dar uma volta ao redor do sol.)
“Os cientistas ainda não entendem como [os planetas da USP] são capazes de se formar e sobreviver tão perto das estrelas hospedeiras”, diz Kaitlyn. Uma júnior, ela frequenta a Harker School em San José, Califórnia.
Os pesquisadores gostariam de entender melhor as USPs. Muitos exoplanetas podem ser vistos se o planeta passar brevemente entre sua estrela natal e a Terra. Ao fazer esse trânsito , o planeta corta brevemente a quantidade de luz de sua estrela que chega à Terra.
Mas tal escurecimento é difícil de ver com os planetas da USP. Isso não ocorre apenas porque suas estrelas estão tão próximas deles, mas também porque esse trânsito ocorre tão brevemente. Assim, Kaitlyn projetou um novo sistema rápido, preciso e de custo relativamente baixo chamado ExoScout.
Ele classifica os dados de muitos trânsitos de uma só vez. O algoritmo que ela criou para fazer isso é 120 vezes mais rápido do que os métodos existentes, diz Kaitlyn. Examinar um banco de dados de estrelas conhecido como Kepler Input Catalog, por exemplo, geralmente leva cerca de 4,5 anos, observa o adolescente. A busca exaustiva também costuma exigir o uso de supercomputadores de alto desempenho. Com o ExoScout, o processamento de dados leva apenas 14 dias usando hardware de computador de custo relativamente baixo e fácil acesso.
O novo sistema de Kaitlyn é 97% preciso. Usando-o, ela já descobriu três planetas USP desconhecidos. “Eu acho que eles são muito fofos”, diz ela. Um deles, Kepler-1598d, é o menor planeta da USP já encontrado. “Gosto de chamá-lo de pequeno D”, observa ela.
A adolescente planeja publicar sua metodologia e uma descrição dos exoplanetas que descobriu.
Por seu trabalho, Kaitlyn levou para casa o Prêmio Inovador George D. Yancopoulos deste ano e US$ 75.000. Ela também ficou em primeiro lugar na divisão de física e astronomia, recebendo outros $ 5.000.
Mecanismos por trás do ressurgimento do mpox
Mpox é uma doença viral conhecida por sua erupção às vezes dolorosa ou com coceira. Um surto global surgiu repentinamente no ano passado. Somente os Estados Unidos viram mais de 30.000 casos confirmados em apenas seis meses. Saathvik Kannan, 17, queria saber por que o vírus se tornou tão infeccioso. O júnior frequenta a David H. Hickman High School em Columbia, Mo.
Para se copiar, o vírus mpox depende de instruções genéticas em seu DNA . Um complexo – ou grupo – de quatro proteínas é responsável por transformar um pedaço de DNA em várias cópias, diz Saathvik. Mutações nessas proteínas podem ajudar o vírus a se copiar mais rapidamente. Isso, ele pensou, pode acelerar sua capacidade de infectar pessoas. Então Saathvik voltou seu foco para esse complexo.
Primeiro, o adolescente descobriu as estruturas das quatro proteínas do complexo e depois as juntou. Na época em que trabalhou nisso, diz ele, essas estruturas eram completamente desconhecidas.
Ele encontrou várias mutações genéticas no vírus atual. Três se destacaram – alguns que nunca haviam sido vistos antes de 2022. Um em particular sugere que o complexo é “capaz de fazer seu trabalho mais rapidamente”, diz Saathvik. Isso significa produção de DNA e cópia de vírus mais rápidas.
Saathvik publicou suas descobertas no final de 2022. E a estrutura que ele relatou naquela época acabou sendo bem próxima do que outro grupo descreveu no mês passado.
Este trabalho rendeu a Saathvik o prêmio Regeneron Young Scientist e US$ 50.000. Ele também ficou em primeiro lugar na divisão de biologia computacional e bioinformática da feira, recebendo outros US$ 5.000.
Combatendo insetos com insetos
Muitas pragas de insetos sugam os nutrientes das plantas, prejudicando ou até mesmo matando seus hospedeiros. Insetos predadores chamados crisopídeos verdes podem vir em socorro – mas apenas se viverem o suficiente para comer o suficiente das pragas das plantas.
O problema: ovos de crisopídeos verdes muitas vezes não eclodem. E quando o fazem, os jovens costumam comer os ovos dos vizinhos.
Um trio de adolescentes tailandeses encontrou as condições ideais para não apenas aumentar a sobrevivência dos ovos, mas também limitar seu canibalismo. Poon Trakultangmun, 18 anos, está no último ano do ensino médio. Teepakorn Keawumdee, 17, está na 11ª série . E Pannathorn Siri, 16, está no segundo ano. Todos frequentam o Bangkok Christian College.
Esses adolescentes testaram uma série de fatores ambientais para identificar a temperatura, a iluminação e a frequência de vibração das folhas que promovem a sobrevivência dos ovos. O grupo então projetou um contêiner de transporte de ovos para manter essas mesmas condições. Usando sua invenção, quase seis vezes mais ovos de crisopídeos verdes sobreviveram em comparação com aqueles incubados no recipiente típico.
Para reduzir o canibalismo, os adolescentes criaram outro recipiente para os insetos nos campos agrícolas. Este continha pedaços de papel que impediam os insetos de comer ovos de sua própria espécie. Eles também levaram algumas cochonilhas como lanches. (Lacewings preferem mastigar cochonilhas em vez de ovos de sua própria espécie, descobriram os adolescentes.) Os adolescentes agora esperam tornar seu trabalho global, detendo as pragas de insetos em outros lugares.
Este trio também recebeu o Regeneron Young Scientist Award e dividirá $ 50.000. Eles também dividirão mais US$ 5.000 por ganhar o prêmio máximo na divisão de ciências animais.
Sinais biológicos de suicídio
Infelizmente, o suicídio é uma das principais causas de morte entre os adolescentes. Os profissionais de saúde contam com testes psicológicos para decidir se alguém pode estar pensando em suicídio. Mas e se os médicos pudessem detectar sinais biológicos que indicam que alguém está em alto risco?
Esse pensamento levou Natasha Kulviwat a procurar os chamados biomarcadores de suicídio.
O jovem de 16 anos trabalhou com cérebros de cadáveres. Aqueles de pessoas que morreram por suicídio tinham uma proteína onde não deveria estar. Chamado de claudin-5, normalmente está localizado nas paredes dos vasos sanguíneos do cérebro. A proteína faz parte de um escudo que protege o cérebro de substâncias nocivas que podem estar escondidas no sangue.
Nos cérebros de pessoas que morreram por suicídio, Natasha descobriu que a proteína estava agora nas células nervosas. Isso sugere que a barreira hematoencefálica foi quebrada nessas pessoas.
“Precisamos de mais pesquisas sobre o suicídio”, diz Natasha, aluna do terceiro ano da Jericho High School, em Nova York. “É um tema muito, muito obscuro… Mas alguém tem que fazer isso.”
O projeto rendeu a Natasha o prêmio Gordon E. Moore e $ 50.000. Ela também ganhou um prêmio de $ 5.000 para o melhor projeto na divisão de ciências biomédicas e da saúde do ISEF e um prêmio especial de $ 1.000 Servindo a Sociedade por meio da Ciência. Esse último prêmio homenageia um finalista cujo trabalho é especialmente criativo e tem o potencial de melhorar a vida das pessoas ou representar um avanço científico dramático.
