Aos 20 anos, Gabriela Frajtag é única brasileira a vencer concurso internacional sobre biologia quântica

Aos 20 anos, a carioca Gabriela Frajtag ainda está decidindo qual área quer seguir de vez. Mas já encontrou um jeito de circular por várias ao mesmo tempo.

Recém-formada pela Ilum, faculdade vinculada ao CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), foi a única brasileira premiada em um concurso internacional que propõe justamente isso: cruzar fronteiras entre disciplinas. 

O desafio, organizado pela Foundational Questions Institute (FQxI) em parceria com o Paradox Science Institute e com apoio do IDOR Ciência Pioneira, pedia ensaios sobre a interface entre biologia e física quântica – a biologia quântica.

O texto dela, The Quantum of Biology: History and Future, organiza a história deste campo, ainda em consolidação.

Gabriela mostra que, no mundo quântico, partículas como elétrons conseguem fazer coisas incomuns. Elas podem atravessar barreiras de energia ou existir em estados muito sensíveis, que mudam facilmente com qualquer interferência ao redor.

O problema é que esses estados são extremamente frágeis. Qualquer interação com o ambiente – calor, movimento das moléculas, colisões – já é suficiente para bagunçar tudo. Esse processo é chamado de “perda de coerência”. 

Na prática, significa que o comportamento quântico desaparece e o sistema passa a agir como algo comum, descrito pela física clássica.

E é aí que entra a dificuldade. Um ser vivo é um ambiente cheio de interferências, com moléculas vibrando o tempo todo, reações químicas acontecendo, temperatura relativamente alta. Tudo isso funciona como um “ruído” constante, que tende a destruir rapidamente esses estados delicados.

A pergunta que não quer calar é se, em alguns casos, os organismos conseguem contornar esse problema. Se certas estruturas dentro das células seriam capazes de preservar esses estados por tempo suficiente para que eles ajudem, por exemplo, uma reação a acontecer mais rápido ou um animal a perceber melhor o ambiente.

Esse é o ponto de partida da biologia quântica. A área investiga se, apesar dessas condições, alguns processos vitais conseguem manter esses fenômenos ativos pelo tempo necessário para fazer diferença. E mais: se a evolução pode ter aprendido a usá-los de forma funcional.

O interesse não é exatamente novo. Como mostra o ensaio, nos anos 1940, o físico Erwin Schrödinger já sugeria que a estabilidade do material genético tinha algo de “quântico”. Décadas depois, surgiram evidências mais concretas. 

Vamos a alguns exemplos discutidos por Gabriela. Em reações químicas dentro de células, por exemplo, elétrons às vezes não “sobem” uma barreira de energia, como previsto pela física clássica. Eles simplesmente atravessam essa barreira por um efeito chamado tunelamento, o que pode acelerar reações importantes, como as catalisadas por enzimas.

Outro caso bastante estudado envolve a orientação de aves migratórias. Pombos e outras espécies conseguem se guiar pelo campo magnético da Terra, que é extremamente fraco. Para comparação, mesmo o aparelho mais fraco de ressonância magnética em um hospital gera campos milhares de vezes mais intensos que o do planeta. Ainda assim, as aves detectam esse sinal sutil.

Uma das hipóteses mais aceitas hoje envolve uma proteína chamada criptocromo, presente na retina. Quando ela absorve luz azul, forma um par de elétrons que ficam “correlacionados”, um estado típico da física quântica.

O comportamento desses elétrons muda dependendo do campo magnético ao redor, o que altera reações químicas na célula e, no fim da cadeia, gera um sinal visual. Na prática, a ave pode estar literalmente “vendo” o campo magnético.

Há ainda outros exemplos em debate. Na fotossíntese, experimentos indicam que a energia da luz pode se propagar dentro das células de forma parcialmente ondulatória, explorando vários caminhos ao mesmo tempo antes de seguir o mais eficiente.

Isso poderia aumentar o rendimento do processo. Já no olfato, existe uma hipótese (mais controversa) de que receptores no nariz detectariam vibrações moleculares por meio de mecanismos quânticos.

A princípio, a ideia é conseguir testar tudo isso em laboratório. Por exemplo, os cientistas podem modificar uma proteína, trocar um átomo por outro um pouco diferente ou mexer no campo magnético ao redor – e observar se o sistema passa a funcionar pior. Se isso acontecer do jeito esperado, é um sinal de que aquele efeito quântico estava, de fato, sendo usado.

Cientista em construção

Mas afinal, como – e por que – Gabriela chegou a esse tema? Segundo ela, por um caminho pouco linear. Desde cedo, era “interessada em várias ciências”, diz à Super. Na escola, participou de olimpíadas de biologia, química, física, matemática, linguística e até neurociência. 

Essa amplitude virou um problema na hora de escolher uma graduação. A saída veio com a Ilum, que é pensada justamente para integrar diferentes áreas do conhecimento. 

Foi nesse ambiente que uma percepção mais ampla sobre ciência começou a se consolidar. “Eu já tinha percebido um pouco que a ciência como a gente divide – matemática, física, química – não existem. Na verdade, é tudo o estudo do mundo e é tudo integrado.”

A biologia quântica, por sua vez, já havia aparecido através de leituras, como o livro A Vida no Limite, de Jim Al-Khalili e Johnjoe McFadden. Depois, participou de uma escola de biologia quântica em Paraty (RJ) que reuniu pesquisadores brasileiros e estrangeiros por uma semana. “Foi uma experiência muito interessante”, lembra.

Em um grupo criado após o evento, alguém compartilhou o edital do concurso internacional. Mesmo sem experiência prévia em pesquisa na área, ela decidiu tentar. “Eu pensei: vou juntar esse tema que eu já estudei com algo que eu gosto muito, que é contar a história da ciência”. O resultado foi o ensaio premiado. 

Hoje, já graduada e à espera do início do mestrado, a rotina de Gabriela mudou, mas continua intensa. Ela voltou para o Rio de Janeiro, onde mora com a família, e intercala períodos em Campinas. No momento, faz cursos online e se prepara para os próximos passos acadêmicos.

O mestrado será na Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Unicamp, com foco em moléculas que inibem uma enzima relacionada ao câncer. A longo prazo, o plano é seguir na pesquisa. “Mestrado, doutorado, pós-doutorado e, eventualmente, ter meu próprio laboratório”, afirma.

Apesar disso, ainda não há um tema único definido. “Eu quero entender muitas coisas”, diz. “Mas eventualmente tem que escolher uma para focar aquilo que você vai usar a maior parte do seu tempo para estudar.” 

Parte desse processo, para ela, faz parte de um interesse genuíno. “Eu aprendo muito melhor quando estou aprendendo as coisas contextualizadas. Eu quero saber quem descobriu, os nomes e o porquê.” Isso inclui as motivações por trás das descobertas. “O que levou as pessoas a estudarem aquilo? Quero saber, nem que seja por pura curiosidade.”

A experiência acadêmica já incluiu momentos que, até pouco tempo atrás, pareciam distantes. Um deles foi um estágio no Instituto Weizmann, em Israel, onde trabalhou por cerca de um mês e meio no laboratório de Ada Yonath, vencedora do Nobel de Química. 

“Eu fiz um trabalho sobre mulheres no Nobel quando era criança. Falei dela. E, depois, pude trabalhar no laboratório dela. Foi muito legal.”

Apesar do reconhecimento recente, ela não se sente pressionada. Prefere encarar o prêmio – que consiste no valor de US$ 3 mil (aproximadamente R$ 16 mil) – como um capítulo do seu percurso, que ainda está em aberto.