Darwin I

Darwin (Marvin, Titãs)
Letra: Prof. Alexandre Freire

É importante estudar evolução
Fósseis como evidência e comparação
Desde o início organismos se modificam
Seleção Natural, Seleção Sexual
E o mais apto Deixa mais filhotes

Lamark foi o
Primeiro mas acreditava
em adaptação
Então, Darwin e Wallace se juntaram
Estudaram muito a diversidade e os embriões

Wallace disse:
“Darwin, agora é só dizer
Que quem for o melhor
Vai poder deixar mais filhos”

Mas Darwin não conseguiu
Explicar como a herança acontecia
Não levou em conta
Os trabalhos de Mendel

E Muito tempo se passou
E DeVries a mais dois se associou
Juntaram, então, a sua teoria
Com a de Darwin como o grupo queria

Agora eu sei o que ele quiz dizer
Ô, Darwin
Agora eu não posso esquecer

E disse:
“Darwin, agora é só dizer
Que quem for o melhor
Vai poder deixar mais filhos”

Charles Darwin (1809-1882) foi um naturalista inglês que escreveu, entre outras obras, "A origem das espécies". O livro serviu como base para a formulação da teoria da evolução. Apesar de ser considerado por muitos o pai da teoria da evolução, teve suas anotações "engavetadas" por 13 anos. Como era um homem muito religioso e seu livro, do seu próprio ponto de vista, conflitava com sua educação religiosa. Somente com a notícia de que outro naturalista, Alfred Russel Wallace (1823-1913), publicaria idéias semelhantes às suas, resolveu publicar "A origem das espécies" em 1859.
Na sua obra estavam os princípios da "Seleção Natural" e da "Seleção Sexual" que ainda são aceitos hoje em dia. Darwin acreditava que cada população original tinha uma diversidade de indivíduos. Portanto, há indivíduos mais adaptados e menos adaptados. Os indivíduos mais adaptados são aqueles que lidam melhor com os desafios do meio ambiente. Estes indivíduos tenderiam a deixar um número maior de descendentes. Para isso porém, além de ser mais bem adaptado, deveria ser atraente para as fêmeas. Assim, vem à tona outro conceito: o da seleção sexual.
Contudo, Darwin não conseguiu explicar a hereditariedade e a origem da diversidade biológica.
Só em 1900, um grupo de pesquisadores liderados por Hugo De Vries (1848-1935) juntaram os conhecimentos de Darwin e os experimentos de Johan Gregor Mendel (1822-1884) e mais a idéia de modificações no patrimônio genético gerando variabilidade e, portanto, biodiversidade. Em 1929, finalmente todas estas idéias foram reunidas em um documento: A teoria sintética da evolução.

Diagnóstico Molecular

Diagnóstico molecular é um nome genérico para um conjunto de técnicas que utilizam o DNA como material para detectar doenças genéticas, identificar pessoas (criminosos ou cadáveres) e determinar paternidade ou graus de parentesco.

Embora sejam técnicas muito atuais, os fundamentos e ferramentas básicas foram começaram a ser descobertas e utilizadas desde o final dos anos 60 e início dos anos 70.

Três pesquisadores, Werner Arber (n. 1931) e os norte-americanos Daniel Nathans (1928-1999) e Hamilton Smith (n.1931), elucidaram o mecanismo de ação das enzimas de restrição. Estas enzimas são capazes de reconhecer sequências específicas de DNA e clivar (cortar) a molécula. Tais enzimas são isoladas a partir de bactérias que as utilizam como mecanismo de defesa contra DNAs invasores (como DNAs de vírus). Veja abaixo que uma sequência específica (GAATTC) foi cortada pela enzima de restrição.

O DNA dentro de uma mesma espécie varia muito pouco. Porém, este pouco já traz diferenças suficientes para distinguirmos um indivíduo do outro. Assim, se utilizarmos enzimas de restrição para cortarmos o DNA de duas pessoas diferentes, obteremos diferentes resultados.

Existem duas técnicas que utilizam as enzimas de restrição:

a) RFLP - Polimorfismo de comprimento de fragmentos de restrição.

Mutações podem alterar o DNA entre um sítio de clivagem e outro. Isto gera diferentes formas (polimorfismos) do mesmo trecho de DNA como podemos observar na figura abaixo.

Na primeira raia (da direita para a esquerda) temos uma pessoa normal. Tal indivíduo possui os dois fragmentos (alelos) do mesmo tamanho. Já na segunda raia, temos um indivíduo com um alelo sadio e o outro com a mutação (portador). O terceiro possui os dois alelos mutados.

Podemos fazer o estudo de doenças genéticas e sua distribuição em famílias como mostra a figura abaixo.

b) VNTR - Número variável de repetições em série.

Existem sequências que se repetem no nosso genoma. O número de repetições pode variar de pessoa para pessoa (ver figura abaixo) e segue um padrão de herança mendeliana como veremos a seguir.

Ao reconhecer sítios com pedaços de DNA com variados números de cópias em série, podemos distinguir duas pessoas e, inclusive utilizar em um exame de paternidade (como podemos observar na figura abaixo).

Hoje em dia, além destas técnicas temos várias técnicas baseadas no PCR. O PCR ou reação em cadeia da polimerase foi desenvolvida em 1983 por Kary Mullis. É baseada no princípio de amplificar, ou seja, aumentar a quantidade de DNA a partir de uma pequeníssimas quantidades.

Mas como funciona isto? Primeiro extraímos o DNA de um indivíduo, depois purificamos e processamos em uma reação esquematizada abaixo.

Para processar o DNA utilizamos uma máquina, o termociclador, para controlar os ciclos de:

a) desnaturação - quando as fitas do DNA se abrem.

b) anelamento - quando pedaços específicos de DNA se "grudam" (anelam-se) ao DNA.

c) extensão (ou síntese de nova molécula de DNA)

Estes cíclos se repetem e aumentam a quantidade (amplificam) do DNA inicial em uma Progressão Geométrica (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 moléculas...)

Esta técnica tem sido usada para variadas finalidades além de exames de paternidade e criminalística. Existem doenças, por exemplo, que são causadas por parasitas que não são detectados por exames de rotina. Recorre-se então ao PCR para detectar uma sequência de DNA presente apenas no parasita (bactéria ou protozoário).

As técnicas discutidas aqui podem ser utilizadas combinadas para diferentes finalidades.

Projetos Genoma: por que gastar dinheiro com isso?

Quando pensamos no dinheiro gasto com o desenvolvimento da ciência, devemos sempre pensar em como este conhecimento gerado pelos cientistas podem ajudar a sociedade.
O Brasil gasta 1,5% do PIB (Produto Interno Bruto) com o desenvolvimento da ciência. É muito dinheiro, mas não é o suficiente. Os países desenvolvidos (que tem um PIB maior que o nosso) investem até 2,6% do seu PIB em desenvolvimento de projetos científicos. Se pensamos em desenvolver o nosso país, devemos produzir e divulgar mais. Para isso, investimentos mais substanciosos são necessários.
Porém, apesar do pouco investimento, o Brasil ocupa uma posição importante no cenário mundial ao produzir 1% de todos os artigos científicos do mundo.
Bom, mas o que os Projetos Genomas têm a ver com isso?

Os Projetos Genoma são nada mais do que projetos desenvolvidos com o objetivo de saber a seqüência de bases de um determinado organismo. Para isso, utiliza-se alta tecnologia em termos de maquinas de sequenciamento automáticas ligadas a computadores para a captura dos dados. A utilidade de tais projetos está no fato de podermos conhecer a fundo determinados organismos para podermos buscar respostas para o próprio funcionamento destes organismos. Sabendo mais sobre o funcionamento dos organismos, podemos até pensar em encontrar cura para determinadas doenças.
O Projeto Genoma Humano visa conhecer os genes e pseudogenes dos seres humanos. O conhecimento dos genes, pseudogenes e seqüências não-gênicas podem nos revelar uma grande quantidade de informações como:
1. Maneiras de diagnosticar mutações em genes importantes;
2. Identificar regiões importantes do genoma capazes de "ligar" ou "desligar genes";
3. Novas regiões capazes de revelar a identidade de uma pessoa e, portanto, ser utilizada em testes de identificação de cadáveres, paternidade, ou fugitivos;
Enfim, um sem número de finalidades pode ser atribuído ao Projeto Genoma Humano.
É importante ressaltar que os Projetos Genoma são bons pontos de partida para o entendimento do funcionamento dos organismos vivos. Existem ainda os projetos:
Proteoma - estuda a interação entre as proteínas
Transcriptoma - estuda os genes que estão ativos e os produtos que estes geram

Foi um belo início, e devemos continuar atentos aos estudos que partirão dos Projetos Genoma. Devemos lembrar que a produção científica deve servir ao bem comum.

Para visualizar bem a questão do Projeto Genoma Humano, acesse o endereço abaixo para assistir o vídeo:

http://www.youtube.com/watch?v=Bu6rbC2cnTM

É interessante acessar os sites abaixo para saber como é gasto o dinheiro do seu país com relação a Saúde, Educação e Ciência.
http://www.inovacao.unicamp.br/report/news-indicadores050615.shtml
http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0103-40141994000100005&script=sci_arttext
http://estatisticabrasil.blogspot.com/
http://www.direito2.com.br/asen/2009/ago/20/roberto-cavalcanti-cobra-do-governo-mais-verba-para-educacao-ciencia

Vacinas Gênicas e Terapia Genética

Para que não haja confusão entre estes dois avanços da biotecnologia, é preciso prestar atenção:

I. Vacina Gênica

Na vacina gênica, seleciona-se o gene capaz de, uma vez ativado, gerar uma resposta imunológica no paciente. Assim, o paciente torna-se apto a responder às infecções. Os genes selecionados para estudos são ligados a proteínas virais ou bacterianas de patógenos (causadores de doenças).

Os genes dos patógenos são inseridos em pequenas moléculas de DNA circular chamadas de plasmídeos.

Uma vez preparados, os plasmídeos são injetados no corpo do paciente de duas formas:

a) Por meio de injeções intramusculares;

b) Por um mecanismo conhecido como revólver genético, que consiste em colocar os plasmídeos dentro de microesferas de ouro e dispará-las contra a pele do paciente, utilizando para isso um disparador de alta pressão.

Uma vez dentro das células, alguns plasmídeos conseguem penetrar no núcleo. Então, os RNAs correspondentes são sintetizados e, saindo do núcleo dão início a produção de proteínas vindas do gene do patógeno.

A célula, portanto vai produzir a proteína do patógeno e apresentá-la ao organismo como se o paciente estivesse doente. Porém, além do paciente não apresentar a doença, ele fica com o organismo "prevenido"

Veja nas figuras abaixo, um esquema de vacina gênica.

Figura 1. Mecanismos de montagem do vetor (plasmídeo) com o gene de interesse e injeção do gene no paciente.

Figura 2. Mecanismo de apresentação da proteína de interesse para o organismo ativar a resposta imunológica capaz de deixar a pessoa prevenida contra o patógeno.

II. Terapia Genética

A terapia genética caracteriza-se pela inserção de genes saudáveis no genoma dos pacientes. Geralmente, destina-se ao tratamento de doenças genéticas. O diabetes seria um bom exemplo de tratamento, pois é uma doença causada por uma falha do DNA no gene para a insulina.

A terapia genética para tal doença seria conduzida no sentido de inserir o gene saudável nas células do pâncreas responsáveis por produzir a insulina (Ilhotas de Langerhans).

Para injetar tais genes, existem três métodos básicos:

1. Viral

Neste método, os vírus são utilizados como vetores, ou seja, DNAs que possam servir como veículos para carregar o gene de interesse. A desvantagem pode vir de um vetor mal montado que possa gerar uma reação alérgica ou até infectar o paciente. Porém, a vantagem é a alta expressão do gene de interesse.

2. Não viral

Existem vários métodos não virais e um deles é injetar o DNA nú. O problema é a baixa taxa de expressão do gene de interresse. Para resolver este problema, pode-se abrir mão dos lipoplexos e poliplexos para proteger o DNA de interesse.

3. Híbridos

"Foram desenvolvidos alguns métodos híbridos que combinam duas ou mais técnicas, devido a todo método de transferência genética ter falhas. Virossomos são um exemplo: eles combinam lipossomos com HIV ou vírus da gripe inativos. Esse método se mostrou mais eficiente na transferência de genes em células epiteliais respiratórias do que métodos virais ou lipossomais isolados. Outro método é a mistura de outros vetores virais com lipídios catiônicos."

Veja, na figura 3 e na figura 4, esquemas de como funciona terapia genética.

Figura 3. Mecanismo de inserção do vetor no organismo do paciente.

Figura 4. Inserçaõ do gene no genoma do paciente e expressão da proteína de interesse.

Referências

http://pt.wikipedia.org/

http://biologiacesaresezar.editorasaraiva.com.br/navitacontent_/userFiles/File/Biologia_Cesar_Sezar

http://www.ufv.br/dbg/bioano01/div46.htm

Clonar ou Não Clonar? Eis a questão

Nos anos de 2001 e 2002, a novela “O Clone”, exibida no horário nobre da televisão brasileira trouxe para dentro da casa das pessoas a discussão sobre a clonagem de um ser humano. Fica clara a intenção de questionar a validade de tal avanço científico. Porém, até hoje, o assunto ainda não foi discutido de maneira mais profunda e efetiva. Em parte é compreensivo que uma novela não aborde cientificamente o problema por ser apenas um romance sem maiores compromissos de divulgação ou formação de uma opinião mais embasada sobre o assunto. Por outro lado, fica uma imagem viciada dos cientistas como seres individualistas e não preocupados com o benefício da sociedade por meio de suas descobertas.
Vamos começar a falar sobre clonagem? Muito bem, a criação de um ser humano idêntico a outro como uma cópia “xerox” humana já vem sendo discutida no meio científico como sendo muito cara (em todos os sentidos) com relação aos benefícios que poderiam se originar desta descoberta. O primeiro mamífero clonado, a ovelha Dolly em 1996, muitas irmãs desta ovelha se perderam. Morreram entre 300 e 400 irmãos entre células que morriam antes de serem implantadas no ventre da ovelha mãe (ver figura) e mesmo depois de implantadas não vingaram. Apenas três, dentre todas estas tentativas, se desenvolveram dentro do útero materno. Porém, apenas uma (a ovelha Dolly) foi capaz de sobreviver e nascer. Este foi um resultado de anos de pesquisas publicado em 1997 na revista britânica “Nature”1.
Em 2000, foi clonado o primeiro mamífero brasileiro: a vaca vitória. O número de tentativas foi grande como o da ovelha Dolly. Recentemente, os coreanos clonaram cães rastreadores. Foram aproximadamente 1000 tentativa. Imaginem se todas estas tentativas foram necessárias para clonar animais menos complexos do que um ser humano, quantas tentativas seriam necessárias para clonar um ser mais complexo como o homem. Quantas gravidezes seriam necessárias? Quantas mulheres estariam dispostas a participarem de tais pesquisas? Estariam elas preparadas para assumir uma gravidez apenas em prol da ciência? Quanto dinheiro gasto! Valeria a pena? Qual a utilidade de se clonar um ser humano se há maneiras mais baratas e viáveis de se conceber um outro ser humano? Se pensarmos objetivamente, nem o fato de querermos a perpetuação da espécie ou o aumento da família justifica. Hoje em dia existem vários tratamentos possibilitando a gravidez até mulheres próximas da menopausa. Além disso, há ainda a possibilidade de adoção.
Todavia, as técnicas de clonagem não servem somente para fins de reprodução de um ser humano idêntico a outro. Existe, também, a chamada clonagem terapêutica. Temos no Brasil um centro de referência nacional e mundial em termos de pesquisa com células-tronco. Na Universidade do Brasil/UFRJ, o professor titular Radovan Borojevic2 dedica-se ao estudo da aplicação de células tronco.
E o que são células tronco? São células originalmente presentes na medula e que tem a capacidade de gerar os demais tipos celulares que temos em nosso organismo. Tais células podem ser retiradas de três origens diferentes: a) da medula óssea do próprio paciente; b) do cordão umbilical de recém-nascidos; c) de embriões resultados de fertilização em vitro (com três anos de guardados). A utilização das células-tronco de origem embrionária recentemente causou uma polêmica no Brasil, mas a legislação brasileira já permite a utilização destas células para pesquisa desde que sejam observados o seguinte fator: as células, guardadas em nitrogênio líquido (193oC negativos), tem que ter 3 anos ou mais de estocagem. Com esta “idade” a viabilidade de tais células para fins reprodutivos é quase nula. As células-tronco de cordão umbilical, assim como as embrionárias, tem um potencial enorme de diferenciar-se em tipos diferentes de células, mas estão restritas a utilização com bebês que nasceram após a sua descoberta. Contudo, as células-tronco de origem medular causaram menor polêmica e, por isso foram rapidamente aceitas e utilizadas em experimentos e aplicações clínicas.
Este tipo de pesquisa tem sua aplicação prática bem evidenciada quando pensamos nas intermináveis filas para transplante em todo o país. A partir de uma célula da medula óssea do paciente esta célula-tronco é capaz de regenerar uma grande parte de um tecido ou órgão. No hospital Pró-cardíaco e no Hospital Universitário Clementino Fraga Filho (UFRJ – Fundão), no Rio de Janeiro, já se alcança 80% de sucesso no transplante de células tronco em pacientes com tecidos danificados no coração. Há ainda outras possibilidades de trabalhar com células tronco para regenerar outros tecidos para, por exemplo, restaurar a função do pâncreas e produzir insulina. Em São Paulo, a pesquisadora Mayana Zats tem uma vasta equipe trabalhando em pesquisas com células tronco. Este grupo também tem tido um sucesso expressivo e já é referência nacional e internacional nesta área de pesquisa.
A utilidade das técnicas da clonagem humana é mais evidente quando falamos em medicina regenerativa. Portanto, devemos observar atentamente o caminhar destes acontecimentos no campo da clonagem para que possamos formar nossas opiniões e assim ter maior poder de interferir nestes processos já que nós, a sociedade, devemos ser os maiores beneficiários destes avanços técnicos e científicos.
Nota de rodapé: 1) I. Wilmut A. E. Schnieke J. McWhir A. J. Kind & K. H. S. Campbell (1997) Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature 385, 810 – 813; 2) O Prof. Dr. Radovan Borojevic é Professor titular de Histologia e Embriologia do Instituto de Ciências Biológicas da Universidade do Brasil/UFRJ e Coordenados do Programa Avançado de Biologia Celular Aplicado à Medicina.

Ciência e Sociedade

Durante muito tempo a ciência tem sido encarada como uma “entidade” afastada da nossa realidade, do nosso cotidiano. Por sua vez os responsáveis pela ciência, os cientistas, têm sido encarados como seres humanos afastados das questões do dia-a-dia trabalhando para o desenvolvimento de algo que não vemos aplicação prática. A imagem que muitos fazem dos cientistas é, por exemplo, a imagem do cientista que foi capaz de clonar um ser humano por puro capricho (novela “O Clone” de 2002 – no horário nobre da televisão). Dentre as várias causas deste distanciamento poderíamos destacar a falta de interesse da mídia em uma discussão mais séria sobre os avanços científicos e tecnológicos. Poderíamos citar também a falta de incentivo (através de verbas “magras”) para que os cientistas, a exemplo dos EUA, possam viver apenas da ciência e da divulgação de suas descobertas.
Porém, apesar destes problemas ainda encontramos pessoas preocupadas em se esclarecer a respeito de descobertas científicas que possam resolver seus problemas ou simplesmente informar sobre os avanços técnico-científicos e o poder destes avanços em mudar o rumo da história. É para estas pessoas que, aproveitando a valiosa oportunidade, escrevo esta coluna.
Com alguma experiência no campo da pesquisa, proponho-me a escrever durante as próximas semanas sobre assuntos como Clonagem de seres humanos, Células-tronco, Transgênicos, Diagnósticos do DNA... Enfim a minha proposta é escrever para discutir o papel da ciência como ferramenta para aumentar o conhecimento do Homem sobre a Natureza permitindo o uso imediato ou não das descobertas para o bem de toda a sociedade.

Biotecnologia, Biologia Molecular, Genética Molecular e "Nova Biologia"

Desde antes do anúncio da meta atingida pelo Projeto Genoma Humano, os assuntos ligados às novas tecnologias vêm sendo assunto corrente nos meios de comunicação de massa. Porém, há uma escacez de profissionais qualificados para fazer a revisão e edição dos textos destinados à divulgação científica. O resultado se configura em textos por demais técnicos ou inadequadamente contextualizados.
Se você teve paciência de ler até aqui parabéns! Ficou um texto técnico demais? Pois é! A falta de uma equipe formada por jornalistas, especialistas e até educadores resulta em textos técnicos demais ou textos com erros de conteúdo. Ou seja, o texto não atinge o seu objetivo principal: a comunicação, tornar comum, público e claro o conhecimento que é um bem de todos, um bem comum.
A partir deste mês os textos deste Blog terão como tema principal as novas descobertas no campo da Biotecnologia. Falarei de Clonagem Terapêutica, Diagnóstico Molecular de doenças como Hanseníase, Vacinas Gênicas e outros assuntos para que o público possa participar desse bem comum que é a ciência.
Até lá.