De onde viemos e como chegamos aqui?

   Você já se perguntou de onde viemos? Ou como os humanos colonizaram cada continente? Ou como se formaram as diferentes etnias? A história evolutiva humana é objeto de discussão e pesquisa há milhares de anos. Filósofos da Grécia antiga já se questionavam sobre nossa origem. Pesquisadores das mais diversas áreas de estudo (biologia, geografia, química, antropologia, linguística, etc…) buscam entender como, onde e quando nossa espécie surgiu e como nos espalhamos pelo mundo. O desenvolvimento de tecnologias que permitem ler o genoma rapidamente a um custo razoável somado às pesquisas arqueológicas, antropológicas e sobre mecanismos evolutivos podem nos ajudar a responder a perguntas como essas.

Fonte: National Geographic

   Um projeto iniciado em 2005, conhecido como “The Geographic Project”, tem o objetivo de entender onde os humanos se originaram e como se espalharam pelo mundo. O projeto reúne um grande grupo de pesquisadores de diversos países (Veja mais aqui) que usam técnicas modernas de análise genética para mapear as diferenças entre as sequências de DNA de populações indígenas de cada região do mundo. Além disso, qualquer pessoa pode ser um voluntário, ter seu DNA sequenciado e participar do projeto, basta comprar o kit de coleta [1].

   O projeto tem gerado resultados que nos contam um pouco da nossa história. Estudos anteriores genéticos e arqueológicos mostram evidências de que o Oriente Médio e a península Arábica tenham sido os primeiros locais ocupados pelos humanos fora da África, mas pouco se sabia a respeito de como essas populações têm se organizado nos últimos milênios. Um estudo do DNA de populações nativas da área de Levante, no Oriente Médio, mostrou que as pessoas podem ser organizadas em três grupos, que coincidem com as principais filiações religiosas (cristãos, muçulmanos e drusos). Por outro lado, não é possível agrupar essas pessoas pela sua origem geográfica, o que mostra um importante componente cultural para formação das famílias na região [3].

   Um outro estudo, realizado com grupos nativos do sudeste asiático, indicou que as populações se instalaram na região há aproximadamente 19 mil anos. Na época das migrações, o clima na região era mais frio do que atualmente e o relevo formava grandes barreiras, o que permitia que apenas pequenos grupos conseguissem migrar. A conclusão do estudo foi que o isolamento e o tamanho restrito dos grupos de pessoas foram os responsáveis pela diversificação étnica na região [3].

   Na América do Sul, pesquisadores compararam os Uros (populações nativas dos Andes, encontradas na Bolívia e no Peru) com outras populações dos andinas (Aymara and Quechua). Antropólogos e linguistas já consideraram os Uros como um grupo étnico separado dos Aymara e Quechua, por apresentarem diferentes tradições, hábitos e línguas. Resultados dos estudos genéticos confirmaram que os Uros têm uma origem diferente das demais populações andinas e os grupos foram formados tanto por isolamento geográfico como por diferenças culturais [4].

   Esses estudos mostram um pouco da complexidade da história das migrações de grupos de humanos pelo planeta, mas ainda há muito o que se estudar sobre esse assunto, por isso o projeto ainda está em andamento. Os pesquisadores continuam a buscar outros grupos nativos e voluntários continuam a mandar suas amostras de DNA. Você pode encontrar mais informações sobre o projeto, material didático e novas descobertas na página: www.genographic.nationalgeographic.com
  

por Patricia S. Sujii

 sujiips@gmail.com

Referências

Projeto Genographic: https://genographic.nationalgeographic.com/

[1] Behar, D. M., Rosset, S., Blue-Smith, J., Balanovsky, O., Tzur, S., Comas, D., ... & Genographic Consortium. (2007). The Genographic Project public participation mitochondrial DNA database. PLoS Genetics, 3(6), e104.

[2] Haber, M., Gauguier, D., Youhanna, S., Patterson, N., Moorjani, P., Botigué, L. R., ... & Zalloua, P. A. (2013). Genome-wide diversity in the levant reveals recent structuring by culture. PLoS genetics, 9(2), e1003316.

[3] Cai, X., Qin, Z., Wen, B., Xu, S., Wang, Y., Lu, Y., ... & Genographic Consortium. (2011). Human migration through bottlenecks from Southeast Asia into East Asia during Last Glacial Maximum revealed by Y chromosomes. PLoS One, 6(8), e24282.

[4] Sandoval, J. R., Lacerda, D. R., Jota, M. S., Salazar-Granara, A., Vieira, P. P. R., Acosta, O., ... & Genographic Project Consortium. (2013). The genetic history of indigenous populations of the Peruvian and Bolivian Altiplano: the legacy of the Uros. PloS one, 8(9), e73006.

Os microRNAs

Figura 1. Estrutura secundária de um precursor de microRNA.

Fonte: http://www.megacurioso.com.br/genetica/33191-cientistas-encontram-genes-que-diferenciam-os-humanos-dos-primatas.htm

O DNA (ácido desoxirribonucleico) é o material genético dos seres vivos. Ele é composto por uma fita dupla de moléculas que contem as informações necessárias para regular o funcionamento e desenvolvimento de nosso organismo. É esse material genético que é passado para os filhos e fazem com que características dos pais sejam herdadas. O seu papel no organismo é de armazenar as informações necessárias para a síntese de RNAs (ácidos ribonucleicos). Os RNAs, por sua vez, são compostos por uma fita simples de moléculas, diferindo do DNA. Um tipo de RNA, o RNA mensageiro (RNAm) é o responsável por carregar as informações do DNA para tradução em proteínas no nosso organismo.

Os microRNAs (miRNAs) são uma classe de pequenos RNAs, presentes em plantas e animais, que não codificam proteínas. Eles são formados a partir de uma longa sequência precursora de RNA capaz de se dobrar e formar uma estrutura de grampo (Figura 1). Produzidos a partir de sequências específicas do DNA, os precursores de miRNAs são processadas por diversas proteínas até formar uma pequena sequência de RNA fita simples possuindo, aproximadamente, 18-24 nucleotídeos de comprimento. 

Essas pequenas sequências de RNAs que não sintetizam uma proteína vêm sendo amplamente estudadas para que se entenda seu papel dentro do organismo. Dessa forma, revela-se a grande importância destas pequenas moléculas em muitos processos biológicos, por meio da regulação da expressão de genes importantes no desenvolvimento e funcionamento do organismo.

A sua atuação na célula ocorre através da ligação do miRNA ao RNAm alvo específico, impedindo que o RNAm consiga produzir uma proteína, o que impede que essa proteína realize sua função (Figura 2). Essa inibição dá-se por meio da complementariedade de bases entre as sequências do miRNA e de seu RNAm alvo, podendo haver a destruição desse RNAm ou apenas bloqueio de sua tradução.

Figura 2. Mecanismo de regulação da tradução realizada pelos miRNAs.

Fonte: Adaptado de https://www.fireflybio.com/introduction_to_microRNA

Em plantas e em animais há diversos miRNAs que possuem alvos bastante importantes no organismo. Isso faz com que essas pequenas moléculas consigam fazer uma regulação fina e específica de diversos processos biológicos dentro das células. Algumas das funções importantes que os miRNAs apresentam no organismo de plantas e animais estão relacionados a: diferenciação e crescimento de células, apoptose, florescimento, fertilidade, defesa contra patógenos, coordenação da homeostase e respostas ao estresse. Diante disso, pode-se observar a grande importância destas pequenas sequências de RNA na regulação e funcionamento do organismo de plantas e animais. 

Onde mais essas pequenas moléculas podem atuar? Será que podemos utilizá-las como terapias medicamentosas? Talvez produzir plantas transgênicas que são resistentes a doenças por meio dos miRNAs que elas produzem? São muitas ideias que podem ser geradas e trabalhadas para que se possa entender melhor o funcionamento de moléculas ao nível celular em nosso organismo, assim como utilizar a biotecnologia para produção de novos produtos e tecnologias que sejam úteis para nós. 

Por:

Thaís Cunha de Sousa Cardoso – thaiscunhasc@gmail.com

Matheus de Souza Gomes - souzagomes.matheus@gmail.com

Referências Bibliográficas

Bartel, D. P. (2004). MicroRNAs : Genomics , Biogenesis , Mechanism , and Function Genomics : The miRNA Genes. Cell, 116, 281–297.

Carthew, R. W., & Sontheimer, E. J. (2009). Origins and Mechanisms of miRNAs and siRNAs. Cell, 136(4), 642–655. doi:10.1016/j.cell.2009.01.035

Chen, X. (2008). MicroRNA Metabolism in Plants. Current Topics in Microbiology and Immunology, 320, 117–136.

Doench, J. G., Petersen, C. P., & Sharp, P. a. (2003). siRNAs can function as miRNAs. Genes & Development, 17(4), 438–442. doi:10.1101/gad.1064703

Filho, J. C. M. R., & Kimura, E. T. (2006). MicroRNAs: Nova Classe de Reguladores Gênicos Envolvidos na Função Endócrina e Câncer. Arq. Bras. Endocrinol Metab., 50(1).

Kidner, C. a, & Martienssen, R. a. (2005). The developmental role of microRNA in plants. Current Opinion in Plant Biology, 8(1), 38–44. doi:10.1016/j.pbi.2004.11.008

Krützfeldt, J., Rajewsky, N., Braich, R., Rajeev, K. G., Tuschl, T., Manoharan, M., & Stoffel, M. (2005). Silencing of microRNAs in vivo with “antagomirs”. Nature, 438(7068), 685–9. doi:10.1038/nature04303

Maria John Scheid, N., Ferrari, N., & Delizoicov, D. (2005). A contrução coletiva do conhecimento científico sobre a estrutura do DNA. Ciência E Educação, 11(2), 223–233.

Wahid, F., Shehzad, A., Khan, T., & Kim, Y. Y. (2010). MicroRNAs: synthesis, mechanism, function, and recent clinical trials. Biochimica et Biophysica Acta, 1803(11), 1231–1243. doi:10.1016/j.bbamcr.2010.06.013

Zeng, Y. (2006). Principles of micro-RNA production and maturation. Oncogene, 25(46), 6156–6162. doi:10.1038/sj.onc.1209908

A Ciência e a Guerra

Vamos conversar um pouco sobre a influência das guerras na produção científica? No mundo globalizado, a informação viaja quilômetros em instantes de segundos, chegando a toda a parte do mundo praticamente em tempo real. As notícias de conflitos em muitos países não são diferentes. Assistimos à Guerra do Iraque em 2003, ao Conflito Civil na Síria em 2011 e, mais recentemente à Guerra Civil no Leste da Ucrânia. Vamos pensar na produção científica por traz desses conflitos, qual o real impacto das guerras na ciência?

É fato que muitas tecnologias utilizadas hoje no nosso dia a dia foram desenvolvidas em grandes guerras, como o forno micro-ondas, o GPS, câmeras fotográficas, entre outros. O filme “O jogo de imitação” lançado em 2014 nós mostra um pouco de como foi criado o primeiro protótipo de computador na Segunda Guerra Mundial pelos ingleses, objeto fundamental para a derrota alemã no conflito. Porém, hoje eu quero trazer “um outro lado” da história, o lado das perdas na produção científica causadas pela guerra. 

No conflito atual ocorrido na Ucrânia, iniciado com a decisão do governo de não assinar o acordo com a União Europeia em 2013, dividiu a população em dois grupos: um a favor da incorporação da Ucrânia a Rússia, e outro separatista, que não aceitam essa união. Os conflitos entre esses grupos acarretaram em problemas sérios sobre os setores acadêmicos e científicos na Ucrânia afetando mais de 1.500 cientistas e mais de 100.000 estudantes.

 As últimas notícias mostram que o governo já deslocou mais de 11 universidades que se localizam nas áreas de conflito temendo ataque às instituições. Nesse deslocamento muita coisa ficou para trás. São laboratórios, amostras, espécimes e trabalho de uma vida todo que ficaram perdidos em meio a guerra. No sudeste da Ucrânia encontra-se um dos maiores polos de universidades, institutos e centros de pesquisa, com a presença da Universidade Nacional de Donetsk, umas das melhores universidades do país. Com deslocamento e evacuação desses polos é esperada uma queda acentuada na produção e desenvolvimento da ciência.

Um dos piores casos foi o ataque a Academia Nacional de Ciências da Ucrânia, que devido à resistência de muitos pesquisadores de realizar o deslocamento da área, o instituto teve que ser abandonado às pressas, deixando tudo o que havia nele para trás. E mais recentemente o governo ucraniano perdeu o controle do Observatório de Astrofísica da Criméia, considerado um dos bens mais preciosos para a ciência nacional e que desenvolvia estudos importantes em geodinâmica, como a detecção de irregularidades na rotação da Terra.

No meio do problema alguns pesquisadores tentam desesperadamente “contrabandear” amostra e dados das suas antigas universidades. O que sobrou das pesquisas do cientista Zagorodnyuk foi seu hd externo com alguns dados e publicações, que ele conseguiu salvar passando com o objeto preso com fita crepe em suas pernas por vários locais onde os separatistas controlam.

Mas essas perdas não se restringem apenas a Ucrânia. Os extremistas pertencentes ao grupo Estado Islâmico, que vem aterrorizando o mundo com seu caráter violento e desumano, destruíram o sítio arqueológico da cidade iraquiana Hatra, considerado Patrimônio Nacional da UNESCO. O grupo atacou a história de um país e seu povo ao destruir ruinas do século XIII a.C., uma das mais importantes heranças arqueológicas do país.

Até onde irão os crimes de guerra contra a população, a sua história e sua ciência? Não é possível saber. Não existe um consenso sobre o que virá daqui para frente. Assim quem mais sai perdendo é a população desses locais, que deixam tudo construído na vida para trás, em busca das mínimas condições de sobrevivência. E como sua população, a ciência sofre. 

Por Nathalia Brancalleão

E-mail para contato: na_brancalleao@hotmail.com

Referências Bibliográficas:

Science, “Exodus from the East”, Richard Stone, Kyiv and Vinnytsya, Ukraine.

Harvard Summer School, “The Conflict in Ukraine: a Historical Perspective”, Lauren McLaughlin

Global Research, “Ukrainians Against War. Conscripts Refuse to Fight against Their Own Citizens”, Stephen Lendman 29/01/2015

Uma forma diferente de enxergar o mundo

A forma de detecção da posição e distância de objetos e animais no ambiente de alguns mamíferos - como no caso de morcegos, golfinhos e baleias - é chamada de ecolocalização. Essa forma de localização é feita través de emissão de som ou ondas ultrassônicas, seja no ar ou na água, baseando-se na análise ou cronometragem do tempo gasto para que o som emitido atinja o alvo e volte à fonte na forma de eco. Com essa capacidade os animais conseguem calcular a distância que determinado objeto encontra-se dele, permitindo assim a locomoção mais ágil e também a captura presas de forma mais eficiente.

Daniel Kish andando de bike pelas ruas de Los Angeles

Essa capacidade é extremamente importante para esses animais quando a visão é insuficiente, como é o caso dos morcegos que possuem hábitos noturnos, bem como para os animais marinhos que vivem em águas turvas. Alguns pássaros também utilizam a ecolocalização para voarem com eficiência em cavernas.

Com base nessa capacidade de percepção de objetos a grandes distâncias é que se criou os sonares, muito utilizados hoje principalmente para identificar objetos no fundo do mar. O equipamento emite ondas e de acordo com o tempo que o eco leva para voltar até ele, ele estima a distância entre o objeto e o equipamento. Através da variação do eco a técnica de ecolocalização consegue também identificar diferentes superfícies, tamanhos, densidade e outras características do objeto. 

Foi baseada nesta técnica que surgiu a ecolocalização humana, utilizada por pessoas cegas. Através de sons produzidos por elas, elas calculam o tempo que este som demora a retornar até elas, permitindo o cálculo da distância aproximada dos objetos. Essas pessoas “enxergam” o mundo através de “cliques” com a língua, literalmente.

Daniel Kish é o responsável pelo desenvolvimento da técnica de ecolocalização humana. Ele é completamente cego desde quando era bebê, mas isso não o impediu de levar uma vida normal. Através estalos que faz com a língua, ele é capaz de criar um retrato mental de tudo que o cerca.

Carros, árvores, portas, postes na calçada, tudo é identificado e mapeado em seu cérebro usando informações obtidas a partir do som que ecoa de uma série de estaladas de língua que ele faz duas ou três vezes por segundo. Essa capacidade permite que ele leve uma vida ativa, que incluem desde trilhas a prática de mountain bike! Além da pratica de esportes, Kish diz que sua técnica permite que ele aprecie a beleza das coisas ao seu redor, por exemplo, ele diz que consegue estalar a língua em direção a um prédio e perceber se ele conta com ornamentos ou não.

Interessados em estudar o quanto seres humanos podem compensar a falta de visão através desta técnica, uma equipe liderada por Lutz Wiegrebe, neurologista da Universidade Ludwig Maximilian de Monique [1], recrutou 8 estudantes com visão normal para aprender a técnica de ecolocalização. Posteriormente foram colocados, com vendas, em um longo corredor para que tentassem identificar a distância que estavam das paredes e se locomovessem corretamente através do uso da técnica.

Todos apresentaram bons resultados após 2 ou 3 três semanas de treinamento, conseguindo se orientar através dos cliques, sem esbarrar em nenhuma parede. O que indicou que todos podem desenvolver a habilidade, pessoas que possuem deficiência visual ou não.

Em outro estudo, realizado por uma equipe de cientistas canadenses [2] a fim de compreender como o cérebro interpreta os resultados das vocalizações, comparou-se a atividade cerebral de 2 voluntários cegos que se diziam capazes de realizar ecolocalização com a de 2 pessoas com visão normal que não apresentavam a mesma capacidade.

Todos ouviram duas gravações, uma contendo ecos e outra os ecos foram retirados. A análise da atividade cerebral revelou que apenas os cegos, ao ouvir gravação com ecos, tiveram atividade registrada no sulco calcarino, ou seja, a parte do cérebro associada ao processo de visão. Nenhuma atividade diferente foi notada no córtex auditivo dos participantes. Com isso confirmou-se que eles realmente conseguem formar imagens do ambiente através dos ecos.

Kish ensina sua técnica de ecolocalização, que ele chama de FlashSonar, a pessoas cegas de todo o mundo. Mais de 500 estudantes de 25 países já realizaram o curso que é oferecido por uma organização sem fins lucrativos chamada World Access for the Blind (Acesso Mundial para os Cegos). Para quem quiser saber um pouco mais sobre ele: https://www.youtube.com/watch?v=ob-P2a6Mrjs

Por Jaqueline Almeida

jaqueline.raquel.almeida@usp.br

Referências

[1]: Wallmeier, L., Wiegrebe, L. (2014). Self-motion facilitates echo-acoustic orientation in humans. R. Soc. open sci. 2014 1 140185; DOI: 10.1098/rsos.

[2]: Thaler, L., Arnott, S.R. & Goodale, M. A. (2011). Neural correlates of natural human echolocation in early and late blind echolocation experts. PLoS ONE, 6(5): e20162. doi:10.1371/journal.pone.0020162.

As células imortais de Henrietta Lacks

Em 1951 Henrietta Lacks, com apenas 31 anos, morreu de câncer cervical. Hoje, mais de 60 anos depois, suas células “imortais” ainda são usadas e são essenciais para a pesquisa na área médica. Como surgiram essas células imortais? Qual a sua importância para a pesquisa hoje em dia? As respostas você encontra nesse texto de hoje do blog.

Henrietta (imagem 1) era uma mulher pobre que trabalhava em uma fazenda de tabaco próxima à Baltimore, nos EUA; com 30 anos ela descobriu que estava com câncer cervical (também chamado câncer de cólo de útero). Durante um exame em um dos melhores hospitais dos EUA uma amostra de suas células tumorais foi retirada, sem o seu consentimento, e entregue a um pesquisador que há anos falhava na tentativa de conseguir células tumorais que crescessem fora do corpo humano, o que ajudaria no entendimento do câncer. O pesquisador então ficou surpreso, pois as células de Henrietta se propagavam rapidamente no laboratório, diferentemente de todas as outras que ele havia testado.

Foi assim que esse pesquisador George Gey conseguiu, no ano de 1951, cultivar a primeira linhagem imortal de células humanas que passaram a se chamar células HeLa – pela junção das duas primeiras letras do nome e sobrenome de Henrietta. Assim como espalhavam-se nas placas de laboratório, as células tumorais espalharam-se pelo corpo de Henrietta que em outubro de 1951 morreu em decorrência do câncer, sem saber que de seu corpo, sem autorização, foram retiradas as células usadas por Gey.

Deixando de lado questões éticas e de responsabilidade, as células HeLa se tornaram extremamente importantes para a medicina desde então. Elas são chamadas imortais pois podem crescer indefinidamente, podem ser congeladas, podem se dividir várias vezes e podem ser compartilhadas entre os pesquisadores. Além disso, são fáceis de serem usadas e cultivadas em laboratório.

As células HeLa (imagem 1) foram importantes não só para o entendimento do câncer mas para a criação da vacina da poliomielite em 1952, a descoberta da enzima telomerase humana, para a clonagem, para experimentos de expressão gênica e até para testes nucleares. Estimativas indicam que existem mais de 75 mil artigos no mundo com menção às células HeLa e que se todas essas fossem enfileiradas dariam pelo menos três voltas ao redor da Terra!

Imagem 1: Henrietta Lacks com seu marido¹ (acima) e as células HeLa², conseguidas através da retirada de células cancerosas de Henrietta (abaixo). 

Fonte (1) adaptado de http://www.smithsonianmag.com/science-nature/henrietta-lacks-immortal-cells-6421299/?no-ist e (2) "HeLa cells stained with Hoechst 33258" by TenOfAllTrades - From English wiki 1. Licensed under Public Domain via Wikimedia Commons- http://commons.wikimedia.org/wiki/File:HeLa_cells_stained_with_Hoechst_33258.jpg#/media/File:HeLa_cells_stained_with_Hoechst_33258.jpg

         Mas por que essas células são imortais? Vamos lembrar que durante a divisão celular os telômeros dos cromossomos (veja aqui) se encurtam, ou seja, se tornam menores, levando a célula a ficar senescente e morrer depois de sucessivas divisões. Os cientistas acreditam que uma atividade anormal da enzima telomerase nas células HeLa impeça o encurtamento dos telômeros e assim como todas as células tumorais faça com que não envelheçam.

Outras análises mostram ainda que as células Hela não possuem o mesmo número de cromossomos que as células humanas, o que cria novas hipóteses do motivo das células HeLa serem diferentes de outras cancerosas. Assim, são necessárias mais pesquisas, principalmente depois de o genoma dessas células ser completamente sequenciado em 2013 (acesse aqui).

Muitas décadas se passaram desde a morte de Henrietta, mas as células HeLa continuam “imortais” com seu papel muito importante para a medicina. Pode-se esperar que muitas descobertas ainda sejam feitas e muitas vidas salvas por causa de seu uso na pesquisa médica. Henrietta quando morreu não sabia que nos deixaria tamanho legado, por isso é tão importante mostrar para as pessoas o seu papel na ciência e especialmente na medicina humana.

Agora que você sabe sobre as células HeLa não deixe de visitar a página da sua Fundação “The Henrietta Lacks Foundation” e saiba mais sobre sua história e de seus familiares.

Dúvidas e comentários são sempre bem-vindos!

Até a próxima!

Por Nathália de Moraes

nathalia.esalq.bio@gmail.com

Referências bibliográficas

[1] Callway, E. (2013). Deal done over HeLa cell. Nature. 500: 132-133. Disponível em:

http://www.nature.com/polopoly_fs/1.13511!/menu/main/topColumns/topLeftColumn/pdf/500132a.pdf

[2] Zielinski, S. (2010). Henrietta Lacks’ “Immortal” cell. Acessado de http://www.smithsonianmag.com/science-nature/henrietta-lacks-immortal-cells-6421299/?no-ist em março de 2013.

[3] Muotri, A. (2008). A dama imortal: HeLa para os íntimos. Acessado de http://g1.globo.com/platb/espiral/2008/04/25/a-dama-imortal-hela-para-os-intimos/ em março de 2013.

[4] Cozer, R. (2011). A eterna presença de Henrietta. Acessado de http://cultura.estadao.com.br/noticias/geral,a-eterna-presenca-de-henrietta,695205 em março de 2013.

[5] Skloot, R. (sem data). The imortal life of Henrietta Lacks. Disponível em: http://rebeccaskloot.com/wp-content/uploads/2011/03/HenriettaLacks_RGG_timeline.pdf
[6] Ivankovic et al. (2007). Telomerase activity in HeLa cervical carcinoma cell line proliferation. Biogerontology. 8: 163-172. Disponível em: http://download.springer.com/static/pdf/598/art%253A10.1007%252Fs10522-006-9043-9.pdf?auth66=1426190318_f416e7fa94124cc05d9f3acc6d76e778&ext=.pdf

A origem mutante da tolerância à lactose

Você já deve ter ouvido falar dos X-Men. Eles são personagens de histórias em quadrinhos que têm super-poderes graças a mutações no DNA. Você acha que existem mutantes entre nós ou isso coisa de ficção?

Nessa matéria, vamos falar sobre a história evolutiva de uma mutação que surgiu em humanos há muitos anos e que foi essencial para a apreciação de maravilhas como a enorme variedade de queijos, o doce de leite e o chocolate.

É comum conhecermos pessoas que dizem não poder tomar leite ou iogurte, que são intolerantes à lactose, mas quando eram crianças não tinham esse problema. Isso é normal? Na verdade, esse é o cenário mais comum quando se considera os mamíferos como um todo: tomar leite materno logo ao nascer e mudar para uma dieta sem leite conforme crescem. Nós, humanos, somos exceções que conseguimos aproveitar o leite até na fase adulta. Vamos ver como isso aconteceu.

O leite e seus derivados contêm um tipo de açúcar chamado lactose e a lactase é a enzima responsável por digerir esse açúcar. Normalmente, as pessoas, assim como todos os outros mamíferos, conseguem digerir bem e obter energia da lactose desde que nascem até o fim da fase de amamentação. Apesar da maioria dos mamíferos diminuir e até encerrar a produção dessa enzima lactase quando deixam de depender do leite materno, atualmente cerca de 35% dos humanos adultos ainda são capazes de digerir lactose. Saiba mais sobre essa pesquisa aqui [1].

Ao longo da história evolutiva surgiram mutações em humanos que fizeram com que a lactase fosse produzida por mais tempo e, em alguns casos, até o final da vida. Essa mutação parece estar associada à prática do pastoreio, mas existem duas hipóteses que explicam como se dá essa associação. A primeira hipótese diz que a mutação surgiu e se espalhou em um grupo de pessoas por acaso, mas por terem a mutação, com o tempo começaram a consumir mais leite. A outra hipótese diz que a população de pastores já consumia leite e como a mutação conferia uma vantagem, essa característica se espalhou, assim como acontece em diversos casos de seleção natural. Estudos arqueológicos apoiam a segunda hipótese. Arqueólogos estudaram objetos de cerâmica com resíduos orgânicos que indicam o uso de leite há cerca de 8,5 mil anos no oeste da Turquia. Neste local, ainda hoje a mutação que faz a lactase ser produzida até a idade adulta é rara, o que indica que animais domésticos eram ordenhados mesmo que a mutação não estivesse presente. Veja mais aqui [2]. Existem evidências de que outras mutações com o mesmo resultado (produção de lactase em adultos) surgiram independentemente em outros continentes, como a África, por exemplo. Um estudo do DNA de pessoas da Tanzânia, do Kênia e do Sudão mostrou que três mutações diferentes resultaram no aumento da frequência da tolerância a lactose nessas populações nos últimos 7 mil anos [3].

Para maioria das pessoas é difícil imaginar a seleção natural atuando em humanos, mas há milhares de anos, quando não existiam supermercados, geladeira e suplementos alimentares, ter uma fonte de calorias constante era uma grande vantagem evolutiva. Por exemplo, quando ocorriam secas e a produção de grão era baixa ou entre os períodos de colheita, muitas pessoas poderiam não ter alimento suficiente para sobreviver ou para sustentar mais filhos. Se houvesse uma fonte de energia, como o leite, a falta de alimentos poderia ser um problema menor. Além disso, o leite também é uma fonte de cálcio muito importante, especialmente para pessoas que vivem em locais com pouca incidência de sol, o que acontece no norte da Europa, onde a mutação ocorre com uma frequência muito alta (89 a 96%).

Ainda há muito o que estudar para compreendermos os processos evolutivos que nos trouxeram até o que somos hoje. A genética e a arqueologia são duas áreas do conhecimento que podem nos levar a descobrir nossa história e existem ainda muitas outras. Leia aqui mais detalhes sobre esses estudos. [4]

Então, você é um mutante?

Existem outras mutações importantes que surgiram relativamente há pouco tempo nos humanos, como a que torna pessoas imunes ao vírus da AIDS. Vamos falar delas em outras publicações! Acompanhe!

Referências
[1] Ingram, C. J., Mulcare, C. A., Itan, Y., Thomas, M. G., & Swallow, D. M. (2009). Lactose digestion and the evolutionary genetics of lactase persistence. Human genetics, 124(6), 579-591.

[2] Evershed, R. P., Payne, S., Sherratt, A. G., Copley, M. S., Coolidge, J., Urem-Kotsu, D., ... & Burton, M. M. (2008). Earliest date for milk use in the Near East and southeastern Europe linked to cattle herding. Nature, 455(7212), 528-531.


[3] Tishkoff, S. A., Reed, F. A., Ranciaro, A., Voight, B. F., Babbitt, C. C., Silverman, J. S., ... & Deloukas, P. (2007). Convergent adaptation of human lactase persistence in Africa and Europe. Nature genetics, 39(1), 31-40.

[4] Gerbault, P., Liebert, A., Itan, Y., Powell, A., Currat, M., Burger, J., ... & Thomas, M. G. (2011). Evolution of lactase persistence: an example of human niche construction. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 366(1566), 863-877.
http://rstb.royalsocietypublishing.org/content/366/1566/863.full

[5] http://news.sciencemag.org/archaeology/2015/04/how-europeans-evolved-white-skin

por Patricia Sanae Sujii

sujiips@gmail.com

Bromélias e a possibilidade de novas espécies!

As flores caíram no gosto popular! Dificilmente você vai encontrar alguém que não tenha se quer uma flor em casa. A diversidade de flores disponíveis no mercado é muito grande, de diferentes formas, cores e tamanhos. Hoje vamos falar sobre uma em especial, as belas bromélias que vem conquistando um lugar de destaque no setor de floricultura e nos jardins de todo o país. Vocês conhecem essa flor?

a)   Bromélia imperial (Vriesia imperialis) http://www.flickr.com/photos/mauroguanandi/1936094156/

As bromélias pertencem à família das Bromeliaceae, que agrupa 56 gêneros e 2.600 espécies epífitas ou terrestres. As bromélias, em geral, são muito utilizadas para fins ornamentais, principalmente pelo seu aspecto exótico, exuberância, alta durabilidade pós-colheita e grande aceitação da população em todo o mundo. Com o avanço da tecnologia, existem estudos para a geração de novas espécies de bromélias, conhecidas como híbridas, por programas de melhoramento genético a partir do cruzamento de espécies já conhecidas.

O florescimento das bromélias estende-se durante o ano todo, cada espécie em sua época, assim, dificilmente duas espécies de bromélias florescem juntas. Então como é possível fazer o cruzamento entre espécies? Uma das possíveis técnicas a ser utilizada é a conservação de grão de pólen. O grão de pólen é a estrutura reprodutiva masculina das plantas fanerógamas (que produzem flores) e a obtenção de um método de conservação eficiente é fundamental para contornar a falta de sincronização dos períodos de florescimento.

E como saber qual método de conservação deve ser utilizado? Essa foi à pergunta que eu queria responder no meu projeto de iniciação científica no início da minha graduação, com orientação da Profª Dra. Adriana Pinheiro Martinelli e do doutorando Everton Hilo. O objetivo do meu trabalho foi à avaliação da eficiência de diferentes métodos de conservação de grãos de pólen da espécie Aechmea bicolor L. B. Sm., analisando a viabilidade da sua conservação, sem perder a capacidade de germinação e fertilização.

No estudo, os grãos de pólen dessa bromélia foram coletados e uma parte passou pelo processo de desidratação - retirada de toda a sua água. Em seguida, os grãos de pólen, com ou sem desidratação, foram armazenados em diferentes temperaturas (-5ºC, -80°C e -196°C). Após o período de armazenamento, foi utilizado plantas da mesma espécie, presente em casa de vegetação, para testar a viabilidade dos grãos de pólen. Essas plantas foram emasculadas (retirada da estrutura masculina) e ensacadas para garantir que apenas os grãos de pólen desejáveis chegassem às estruturas femininas da planta. 

Assim, para obter os resultados foi preciso esperar o amadurecimento dos frutos das bromélias utilizadas, avaliando se formavam ou não sementes. Foi incontestável que o melhor resultado de formação de sementes foi a tratamento em que o grão de pólen desidratado e armazenado em nitrogênio líquido, a uma temperatura de -196ºC. O resultado mostra o grande potencial desse tratamento na conservação do grão de pólen, e pode ser uma ferramenta poderosa nos programas de melhoramento genético de bromélias.

É claro que mais estudos são necessários para garantir a eficiência do método, mas já é um começo. Assim percebemos que a ciência que parece tão longe da gente, está na verdade em tudo, até nas belas flores dos nossos vasos e jardins. O melhoramento genético de flores está em alta, devido a grande potencial econômico de diversas espécies, que vem aquecendo a economia nos últimos anos. Quem sabe, daqui um tempo, não tenhamos novas belas espécies híbridas de bromélias em nossas casas? É esperar para ver!

 Por Nathalia Brancalleão

Contato: na_brancalleao@hotmail.com

Referências:

[1] de Souza, E. H., Souza, F. V. D., Rossi, M. L., Brancalleão, N., da Silva Ledo, C. A., & Martinelli, A. P. Viability, storage and ultrastructure analysis of Aechmea bicolor (Bromeliaceae) pollen grains, an endemic species to the Atlantic forest. Euphytica, 1-16.

[2] Brancalleão, N. . Fertilização in vivo de Aechmea bicolor (Bromeliaceae) com grãos de pólen conservados sob diferentes tratamentos. 2012. (Apresentação de Trabalho/Simpósio).