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quinta-feira, 27 de maio de 2010

Vida sintética e artificialismos

ResearchBlogging.orgDeu-se grande destaque na semana que passou para o anúncio da obtenção das primeiras células bacterianas com genoma totalmente sintetizados em laboratório.

O feito foi conseguido pela equipe de Craig Venter - que até o início da década era pintado como um vilão capitalista por criar uma iniciativa privada, a Celera, concorrente do Projeto Genoma Humano (parte dessa imagem foi amenizada quando ele decidiu abrir para os pesquisadores do mundo todo as sequências dos genomas que sua iniciativa havia completado). O artigo científico de Gibson et al. 2010 em que o grupo descreve a realização está disponível gratuitamente no sítio web da revista Science.

Antes de avançar na análise do que foi obtido e como a imprensa o recepcionou, abro um parênteses para a patrulha purista vocabular.

Logo após o resumo, as frases iniciais do primeiro parágrafo do artigo são: "In 1977, Sanger and colleagues determined the complete genetic code of phage fX174 (1), the first DNA genome to be completely sequenced. Eighteen years later, in 1995, our team was able to read the first complete genetic code of a selfreplicating bacterium, Haemophilus influenzae (2). Reading the genetic code of a wide range of species has increased exponentially from these early studies" [grifos meus.]

A expressão "genetic code" está obviamente empregada em um sentido incorreto: de sequência gênica, genoma ou material genético. É supreendente que tal erro seja cometido em um artigo científico publicado em uma revista altamente conceituada. Ainda mais por um grupo especializado e certamente qualificado - são 24 autores que assinam o texto, nenhum deles parece ter detectado a falha. Comida de bola total de Venter e cia., dos revisores e da própria revista. (Craig Venter redimiu todos os jornalistas de ciências que usam a expressão 'código genético' do mesmo modo equivocado.)

O que tenho a dizer de resto foi muito bem, aham, sintetizado por Rafael Soares no blogue RNAm. Tatiana Nahas, no Ciência na Mídia também comenta sobre a bactéria "sintética". *Além de Gabriel Cunha, no Ciensinando.

O que foi feito? Usando técnicas avançadas de biotecnologia, os cientistas sintetizaram em laboratório o genoma da bactéria Mycoplasma mycoides. A escolha dessa espécie é pelo tamanho do genoma - 1,08 milhão de pares de base, tornando-o um dos menores genomas conhecidos (o que facilita em muito a complicada tarefa de produzi-la artificialmente. Além disso, o genoma das bactérias está organizado em modo relativamente simples: um anel circular de ADN sem o complexo de proteínas presentes no genoma dos eucariotos. Esse genoma artificial foi implantado em uma célula de uma espécie próxima: M. capricolum - antes, claro, o genoma original foi removido.

Para verificar se as novas células obtidas foram mesmo resultado da introdução do genoma sintético - e não algum contaminante natural -, neste foram introduzidos sequências que não estão presentes nos genomas naturais: os autores chamaram de marcas d'água (watermark) - como as presentes nas notas de dinheiro como mecanismo antifraude -, mas que poderiam ser denominadas de etiquetas gênicas (tags). (Introduziram também sequências que conferem resistência àa antibióticos, para facilitar a separação das células - eliminando as células que não incorporaram o genoma sintético, sem resistência.)

A nova célula funcionava normalmente. As proteínas originais de M. capricolum expressaram o genoma sintético de M. mycoides, as células se dividiram e gradativamente as proteínas de M. mycoides substituíram as de M. capricolum, convertendo totalmente a célula em uma célula de M. mycoides.

A imprensa foi razoável em descrever todo o processo (e.g. Estadão, BBC via UOL), mas faltou a contextualização histórica - a impressão que se dá é que isso foi alcançado em um repente (mesmo que se diga que foram 15 anos e 40 milhões de dólares - isso não foi investido em um único projeto, houve diversos passos intermediários da própria equipe, além de descobertas e realizações de vários outros grupos).

O próprio artigo de Gibson et al. 2010 diz que o primeiro passo foi o sequenciamento em 1995 do genoma completo de Mycoplasma genitalium - uma outra espécie ainda com um genoma ainda menor (cerca de 580 mil pares de base) -, mas falha em dar uma melhor recapitulação de todo o processo. Em 2008, a mesma equipe na mesma Science, publicou um trabalho em que relatava a obtenção de genoma sintético da M. genitalium usando a mesma técnica (Gibson et al. 2008). Em 2007, o grupo de Venter (também na Science) publicou um artigo em que descrevia o transplante bem sucedido do genoma natural de uma espécie de bactéria para a célula de outra (também com o genoma removido previamente) - as duas utilizadas na pesquisa publicada agora (e nos mesmos papéis de doadora e receptora) - com a transformação da célula para a da espécie doadora do material genético (Lartigue et al. 2007). (Esse passo nem é tão impressionante, já que em 1934, o mesmo foi feito por Hämmerling com o transplante de núcleo de uma espécie de Acetabularia para outra.)

O trabalho atual, complexo e merecedor de créditos o quanto seja, não é um raio que cai em uma manhã de céu azul. Faz parte de um programa de pesquisa e desenvolvimento. E nem é o ápice desse processo: o passo natural seguinte é implantar o genoma em uma célula com uma membrana artificialmente produzida. Versões simplificadas são produzidas rotineiramente - vesículas se formam espontaneamente quando fosfolipídios são colocados em meio aquoso. O caminho adotado por Venter e colaboradores é o que se chama de "top-down" (de cima para baixo): partindo-se de estruturas preexistentes para produzir vida sintética. Uma abordagem alternativa é o "bottom-up" (de baixo para cima), que procura produzir vida sintética a partir do zero - e não por modificação de organismos atuais.

Vida totalmente sintética será alcançada quando se utilizarem genomas não apenas sintetizados em laboratório, usando-se as sequências de genomas naturais, mas também em que as próprias sequências sejam desenhadas do zero em laboratório: sem homólogos na natureza.

Podemos dizer que é um momento histórico, como sugere o filósofo Mark Bedau, mas não mais do que os passos anteriores ou os passos seguintes. A expressão "brincar de Deus" e similares é desgastada e vazia de significado. Não se trata de milagre, mas de um trabalho dedicado com base em processos naturais e guiado pelo conhecimento científico acumulado. O Vaticano saudou como "uma grande descoberta" - e, que concordemos que seja grande, não se trata de nenhuma descoberta, é uma realização técnica feita a partir do que já se sabia, não se trata de se desvendar um processo anteriormente desconhecido. O presidente americano, Barack Obama, pediu estudos sobre as implicações da criação de células sintéticas - a preocupação é válida, mas ela deve estar presente em *qualquer* tipo de manipulação de formas de vida (células sintéticas eventualmente poderão ser utilizadas como armas biológicas, mas o mesmo com patógenos naturais conhecidos).

*Também é interessante analisar o que diz Fernando Reinach no Estadão:
"Minha impressão inicial é que esse experimento demonstra definitivamente que toda a informação necessária para criar um ser vivo pode ser guardada em um arquivo de computador". Essa frase causaria coceiras em Marcelo Leite, e eu tendo a discordar dessa impressão inicial de Reinach - especialmente ao se acrescentar a expressão "definitivamente". É importante ressaltar que esse feito foi realizado com um organismo relativamente simples. Como apontado nos comentários desta postagem e também por Rafael Soares no RNAm, com células eucarióticas, o desafio já é bem mais complexo: organelas diversas, cromossomos segmentados e com várias estruturas (centrômeros, telômeros, complexos de histonas...), padrões de metilação e com tamanho de bilhões de pares de base - tornam o desafio vários degraus acima do que Venter e cia. alcançaram agora. E, mais, todos os morfógenos presentes na célula-ovo, além dos sinais ambientais necessários ao desenvolvimento de organismos multicelulares. Seguramente nem toda informação na produção de um organismo - especialmente os mais complexos - estão no genoma (se não por outra coisa, basta pensarmos que gêmeos univitelinos não são exatamente iguais - mesmo descontando-se eventuais mutações somáticas que os diferenciem).

Referências
Gibson, D., Benders, G., Andrews-Pfannkoch, C., Denisova, E., Baden-Tillson, H., Zaveri, J., Stockwell, T., Brownley, A., Thomas, D., Algire, M., Merryman, C., Young, L., Noskov, V., Glass, J., Venter, J., Hutchison, C., & Smith, H. (2008). Complete Chemical Synthesis, Assembly, and Cloning of a Mycoplasma genitalium Genome Science, 319 (5867), 1215-1220 DOI: 10.1126/science.1151721
Gibson, D., Glass, J., Lartigue, C., Noskov, V., Chuang, R., Algire, M., Benders, G., Montague, M., Ma, L., Moodie, M., Merryman, C., Vashee, S., Krishnakumar, R., Assad-Garcia, N., Andrews-Pfannkoch, C., Denisova, E., Young, L., Qi, Z., Segall-Shapiro, T., Calvey, C., Parmar, P., Hutchison, C., Smith, H., & Venter, J. (2010). Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome Science DOI: 10.1126/science.1190719
Hämmerling, J. 1934. Über formbildende Substanzen bei Acetabularia mediterranea, ihre räumliche und zeitliche Verteilung und ihre Herkunft. Wilhelm Roux'Archiv für Entwicklungsmechanik der Organismen 131: 1-81.

Lartigue, C., Glass, J., Alperovich, N., Pieper, R., Parmar, P., Hutchison, C., Smith, H., & Venter, J. (2007). Genome Transplantation in Bacteria: Changing One Species to Another Science, 317 (5838), 632-638 DOI: 10.1126/science.1144622


*Upideite(27/mai/2010): adicionados a esta data.

8 comentários:

Nicolas disse...

Grande post! Bastante explicativo. A complicação agora é criar as estruturas celulares a partir do zero, como vão criar organóides prontos para a manutenção de uma célula? Como vão modelar uma membrana sem proteínas associadas?
Etc.etc.

Ademais, essas descobertas me fazem ficar mais cético com o que seja a vida.

As pessoas falam em energia vital, em uma natureza diferente das coisas inanimadas,da complexidade emergente (que creio ser uma teoria válida). Mas pra mim a vida acaba se transformando em uma máquina primitiva que hoje pode ser controlada e manipulada por outras máquinas.

É enfim mais um objeto a ser manipulado.

none disse...

Salve, Nicolas,

Pois é, a isso de energia vital já foi posto em sérias dúvidas desde pelo menos Wöhler... Mesmo Descartes já havia concebido os seres vivos como um tipo de autômato - embora tenha reservado uma explicação adicional para a inteligência que não a puramente material.

Já esses passos mais ousados - criação de células eucarióticas - é algo para mais pra frente mesmo. Embora, em princípio, seja factível (especialmente com o desenvolvimento paralelo da nanotecnologia). A se ver...

[]s,

Roberto Takata

Nicolas disse...
Este comentário foi removido pelo autor.
Nicolas disse...

A teoria da energia vital é mais antiga mesmo, mas foi uma das teorias mais fortes sobre a natureza da vida. A complexidade emergente é mais recente, foi criada por um biólogo bem famoso, o qual me foge o nome.

Enfim, especialmente no meu caso, fica um mundo mais chato, onde a natureza humana fica submetida as potencialidades de suas próprias criações; os atômatos.

Parece que as capacidades humanas só podem ser ampliadas em uma sociedade tecnocrata, onde se instrumentaliza a vida.

Amo a vida e a biologia. Mas sinceramente curtiria mais um mundo onde a teoria da energia vital fosse verdade; mas não há provas definitivas de nada. No entanto, parece que esse mundo caminha para um determinismo chato de aceitar. =)

Nicolas disse...

Ah! Pequena observação, minha concepção de energia vital é um pouco diferente da original, não creio numa propriedade que torne a matéria viva diferente da matéria inanimada, com propriedades de sintetizar substâncias que não podem ser elaboradas em laboratório pelo homem, a exemplo da uréia.

Mas como algo metafísico mesmo, alguma propriedade que dê a matéria sua característica animada.

Nem eu sei explicar direito.

Felipe Beijamini disse...

Parabéns pelo texto Roberto.

Erica disse...

olá. Sou jornalista e faço pós graduação em jornalismo científico. Gostaria de ter seus contatos para uma pesquisa com a temática de blogs mcientíficos. Um abraço, Érica.

none disse...

Nicolas,

Mas algo metafísico seria algo que não seria possível de replicar em laboratório...

Valeu, Beijamini.

Guimarães,

Meu email é do hotmail.com (sem 'br'). Nome de usuário é rmtakata.

[]s,

Roberto Takata

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