Muito mais que uma iguaria culinária

É muito provável que você já tenha tido contato com um grupo de animais muito apreciado como alimento para um grande número de povos, o peixe. Com uma varinha, anzol e minhoca (e um pouco de paciência) você consegue ir em um riacho ou lago e fazer uma boa pescaria. Seja um pequeno lambari (ou piaba), um bagre ou até mesmo um surubim ou dourado, os peixes são uma boa fonte de proteínas e demais nutrientes importantes. Cada brasileiro consome em média cerca de 9 kg de peixe por ano. Parte destes peixes consumidos vem do extrativismo, direto da natureza, e uma parte considerável atualmente vem da aquacultura (ou aquicultura). A tilápia é um bom exemplo de peixe utilizado em aquicultura, embora não seja um peixe originalmente brasileiro, tampouco das Américas. Na verdade, é um peixe de origem africana que foi introduzido no Brasil através de cultivo e hoje pode ser encontrado habitando nossos lagos (seu habitat preferido é o de águas calmas ou lênticas, como o de açudes, lagoas e lagos).

Fonte: phontlife.blogspot.com.br/2012/08/tubaroes-baleia-fotografo-mostra.html

Mas além da pescaria, e daqueles belos peixes de aquariofilia, o que mais você sabe sobre os peixes?

Antes de mais nada, peixes são vertebrados aquáticos. Habitam todo tipo de ambiente aquático, desde corredeiras ou lagos de águas mornas até rios e lagos gelados de água doce; povoam desde recifes de corais até regiões abissais do fundo do mar. Alguns podem viver tanto em água doce quanto em água salgada, como os salmões e esturjões. São altamente dependentes do ambiente aquático, especialmente para reprodução. Apesar da maioria dos peixes respirar por brânquias, retirando oxigênio dissolvido da água, alguns possuem pulmões e precisam buscar oxigênio atmosférico, como a piramboia. Para ter uma ideia do tamanho da diversidade de espécies de peixes que encontramos na natureza, pense que é preciso juntar todos os demais vertebrados e mesmo assim, não teremos o número de espécies de peixes. São mais de 30 mil espécies já identificadas pelos cientistas e novas espécies são descritas todos os meses nas revistas científicas da área. Aliás, a área que estuda os peixes é a ictiologia. Dentre estas 30 mil espécies estão, por exemplo, os maiores peixes como o tubarão-baleia e o peixe-lua na água salgada e os esturjões na água doce. Na América do Sul, os maiores peixes de água doce são o pirarucu e a piraíba, que podem atingir mais de 2,5 metros e pesar cerca de 200 kg.

As áreas de pesquisa com peixes são tão vastas quanto sua diversidade. Há ictiólogos interessados em classificar e identificar as espécies existentes e verificar a sua distribuição, origem e as relações evolutivas entre elas utilizando aspectos de sua morfologia (formato do corpo, tipos de dentes, escamas, nadadeiras, entre outras características). Há também os que estudam os demais aspectos biológicos como a reprodução, fisiologia ou desenvolvimento embrionário. Também há pesquisadores interessados nos aspectos da produção e cultivo de peixes tanto para consumo humano quanto ornamentais.

O Laboratório de Genética Ecológica e Evolutiva do campus de Rio Paranaíba da Universidade Federal de Viçosa utiliza ferramentas da genética para avaliar características cromossômicas ou de sequências de DNA de peixes de populações naturais, para estimar variabilidade genética, distribuição, origem e evolução dos grupos. Um projeto financiado pela Fundação Grupo Boticário e outro complementar, financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) permitiram realizar estudos de levantamento da Ictiofauna do rio Paranaíba, em seu trecho inicial desde a nascente, no município de Rio Paranaíba, até o município de Patos de Minas, além de riachos que são afluentes deste importante rio do Brasil. Até o momento, mais de 30 espécies foram identificadas. É um número pequeno perto do número de espécies da bacia do Alto rio Paraná (do qual o rio Paranaíba faz parte), embora a grande parte da biodiversidade de peixes esteja localizada em pequenos riachos. Uma questão preocupante foi a pequena quantidade de exemplares de espécies que têm sido utilizadas em repovoamentos (também conhecidos como peixamentos). Por outro lado, até o momento não foram coletadas espécies exóticas, como tilápia ou bagres africanos, cuja presença em rios brasileiros tem preocupado pesquisadores, pois podem interferir no balanço ecológico das espécies nativas, levando algumas à extinção local.

Estudos mais detalhados de características genéticas das espécies coletadas nestes projetos permitem, por exemplo, avaliar as diferenças entre espécies que são encontradas tanto na bacia do rio Paranaíba quanto na bacia do rio São Francisco. A região do Alto Paranaíba é um importante divisor das águas destas duas bacias hidrografias e o tempo de separação entre elas possibilita que os processos de diferenciação e desenvolvimento de novas espécies possa acontecer, principalmente em populações isoladas de pequenos riachos. Assim observamos, por exemplo, em uma espécie de pequenos peixes da família dos caracídeos, chamados de Piabina argentea. Através de sequências de DNA podemos observar que as populações da bacia do rio São Francisco diferem bastante das populações da bacia do rio Paranaíba, e que estas diferenças embora não tenham sido suficientes para grandes alterações na forma (o que geralmente é utilizado para definir uma espécie e dar novos nomes a elas), elas podem ser espécies diferentes. Além disso, pequenas alterações em medidas comparativas nestas populações reforçam este processo de especiação que está ocorrendo em nosso quintal. O mesmo já vimos com outras espécies nesta e em outras diferentes situações. Uma implicação importante destas descobertas pode ser observada quando se deseja fazer manejo e repovoamento em rios e lagos onde a sobrepesca ou outros fatores diminuíram as populações de peixes. Não respeitar as características genéticas e evolutivas das espécies pode implicar em problemas de fertilidade, diminuindo o sucesso de tais ações.

À medida em que os estudos avançam será possível responder a outras perguntas sobre a biodiversidade dos peixes, gerando informações que serão úteis desde em questões ambientais até em questões econômicas como a produção de peixes para consumo ou para aquariofilia.

Rubens Pazza é biólogo, mestre em Biologia Celular e doutor em Genética e Evolução. Atualmente é professor da Universidade Federal de Viçosa, Campus de Rio Paranaíba e atua na área de Genética Ecológica e Evolutiva.

Crianças da Lua, aprisionadas pelo Sol

Estas crianças são portadoras de uma rara doença chamada Xeroderma Pigmentoso. É uma doença genética (autossômica recessiva) em que seu portador possui alelos não funcionais (genes mutados) herdados de ambos os pais. Esses alelos fazem com que o organismo dos seus portadores seja incapaz de corrigir os danos nas moléculas de DNA causados pela luz UV (ultravioleta) presente nos raios solares.

Devido à deficiência nesse mecanismo de correção, os portadores do xeroderma pigmentoso desenvolvem, ainda muito jovens, lesões degenerativas na pele nos locais expostos à luz solar. Primeiro aparecem manchas e sardas em grande quantidade e a pele se apresenta mais ressecada que o normal e logo após aparecem as lesões.

Caso a doença não seja diagnosticada, o portador pode desenvolver de maneira acelerada variados tipos de cânceres de pele, através das lesões causadas pelos raios UV, que podem gerar mutações e/ou morte nas células expostas ao sol.

As lesões ocorrem através de alterações indiretas nas bases do DNA, pela geração de espécies reativas de oxigênio que podem reagir com bases de nitrogênio, levando à quebra da molécula de DNA. Quando os raios UV são absorvidos diretamente pelas bases, possibilitam que ocorram ligações covalentes entre pirimidinas (moléculas que compõem o DNA – citosina e timina) adjacentes nas fitas, o que causa graves distorções estruturais na dupla hélice, causando o bloqueio da replicação (a célula é incapaz de se reproduzir) e a parada na transcrição (a célula não consegue mais produzir proteínas).

Os tumores e as manchas na pele não são as únicas preocupações dos portadores da doença. Essas pessoas desenvolvem envelhecimento precoce, sérias alterações oftalmológicas, muitas vezes ocorrem complicações neurológicas, comprometimento da audição e complicações em diversas áreas do corpo devido às lesões causadas por cirurgias para retirada de tumores. Além de sofrer com a doença, os portadores sofrem também com a grande rejeição social, devido às marcas causadas pelas lesões nas regiões expostas ao sol e à sociedade.

A designação “crianças da lua” ocorre por essa doença normalmente ser diagnosticada muito cedo, antes mesmo de um ano de idade, devido ao aparecimento das lesões.

Após o diagnóstico, os portadores da doença devem se ausentar ao máximo dos raios UV. Para isso devem usar diariamente protetor solar de fator no mínimo FPS 50. Muitos, ao sair durante o dia, usam capas de proteção anti- UV cobrindo qualquer área exposta ao sol. São chamadas assim também por raramente conseguirem sobreviver até a idade adulta, devido a diagnósticos imprecisos, baixa condição financeira e pela falta de cuidados específicos.

Alex, um garoto britânico que tem a doença, usando roupa protetora para não expor sua pele aos raios UV. Fonte: www.bbc.co.uk.

A doença, por ser genética, não tem cura, e atinge tanto o sexo masculino quanto o feminino. A sua frequência varia de população para população, sendo mais elevada onde ocorre elevada taxa de consanguinidade (casamento entre parentes), que pode aumentar a frequência dos genes mutados para doença. Os medicamentos usados são somente para controlar o aumento das lesões cutâneas, e uma criança com xedorema pigmentoso sempre se sentirá mais à vontade sem a luz solar.

Letícia Aparecida Cruvinel é acadêmica do curso de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Viçosa, campus de Rio Paranaíba e bolsista do programa de Iniciação à Extensão – PIBEX.

O Retorno Dos Mamutes

Há muito tempo na Sibéria em uma época denominada Pleistoceno, cerca de 45 mil anos, o ambiente era muito rico. Embora a temperatura variasse entre 4ºC e -30º C, os céus claros que produziam muitas horas de luz solar e chuva moderada possibilitava uma vegetação abundante composta de gramíneas, ervas e vários arbustos.

Nesse local viviam alguns animais, como por exemplo os mamutes. Eles eram bem grandes, com cerca de 3,4 metros de altura, aproximadamente 6 toneladas e possuíam uma camada grossa de pelos longos, o que os tornavam bem adaptados àquele clima frio. Porém a história desses animais teve seu fim há mais ou menos 11 mil anos atrás, quando houve a última idade do gelo. Duas versões para a extinção dos mamutes são contadas. A primeira delas é que os homens que conviviam com esses animais extinguiram grupos através da caça. Já a segunda versão é sobre a mudança climática, que fez com que a vegetação existente na época mudasse, tornando difícil a existência desses bichos.

Podemos colocar essas duas explicações juntas. Com a mudança repentina do clima, o padrão de vegetação mudou em todo o mundo, levando ao desaparecimento de vários mamíferos que se alimentavam apenas de plantas e de tipos particulares desse grupo. O que antes era predominado por clima muito frio e vegetação composta por gramíneas, ervas e arbustos, deu lugar a um clima mais quente e úmido com florestas restritas a um único tipo de vegetação. Sendo assim, a maioria desses animais morreu devido à falta de alimentação adequada e outra parte foi morta pelos humanos, tendo ao fim do processo o desaparecimento do grupo.

Mas não é o fim! Após milhares de anos alguns desses animais foram encontrados congelados e muito bem preservados contendo até pele e músculos. Nessas condições podemos encontrar o DNA dos mamutes que pode ser extraído e utilizado para fazer a clonagem e trazer esses animais de volta à vida.

                                     Mamute encontrado congelado. Fonte https://veja.abril.com.br/galeria-fotos/lyuba-a-mamute-de-40-mil-anos/. Acesso em 12 dez. 2017.

        Uma maneira de isso acontecer é por meio da colocação

do DNA dos mamutes em uma célula reprodutiva de elefante atual de forma artificial e depois implantar em uma elefanta, onde ocorrerá o desenvolvimento do animal. Porém, existem alguns fatores que podem impedir que isso aconteça.

Um empecilho está relacionado ao tamanho dos mamutes e dos elefantes. Isso porque uma elefanta não conseguiria sobreviver à gestação de um animal tão grande. Além disso, em aspectos gerais esses dois animais possuem características diferentes por não serem da mesma espécie e até mesmo por serem de tempos muito distintos.

As pesquisas ainda continuam e a busca para trazer esses animais de volta à vida não parou. Mas, mesmo que isso ocorra um dia, algumas perguntas ainda precisam ser respondidas.

Onde habitariam? Qual seria seu alimento? Conseguiriam gerar descentes férteis? Qual seria sua relação com outros animais e ambiente? E por fim, valeria a pena ressuscitar esses animais? Qual o impacto disso para a história da vida na Terra?

Comparação de tamanho entre homem, mamute e elefante africanoFonte: https://tudolevaapericia.blogspot.com.br/2012/08/gigantes-congelados.html?m=1. Acesso em 12 dez. 2017.

Sávio Cunha Costa1, Lucas Souza Cortez1, Maria Clara Silva Borges1, Laís Miyuki Iwano Oda1, Thiago da Silva Marinho1, Mariângela Torreglosa Ruiz Cintra1, Mariângela Tambellini1         

¹Departamento de Ciências Biológicas do Instituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação (ICENE) da Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM), Uberaba (MG), Brasil. *Correspondência para saviocunhacosta@gmail.com.

 

Entendendo a modificação genética com CRISPR

Todas as células possuem DNA, sejam as células do nosso corpo, as células de plantas ou as de bactérias. Cada célula guarda informações hereditárias sobre como elas devem funcionar, o que devem produzir, e como devem se organizar. O conjunto dessas informações, cada uma escrita em genes, forma o genoma. A biotecnologia permitiu estudar de forma mais profunda esse genoma, sequenciando-o a fim de conhecer a ordem em que cada nucleotídeo (adenina, guanina, citosina e timina) aparecia ao longo da fita de DNA. Essa informação permite que agora modifiquemos os genomas de diversos organismos para obtermos produtos biológicos em prol da saúde e bem-estar humano.

Um exemplo clássico de modificação genética feita pela biotecnologia foi a produção da insulina transgênica em bactérias, para posterior comercialização para diabéticos. Essa modificação consistia em pegar a fita de DNA do organismo aceptor, no caso a bactéria, e cortá-la utilizando tesouras moleculares denominadas de enzimas de restrição. O DNA do doador, o gene para a produção de insulina da espécie humana, era então inserido na bactéria através da formação de pequenos poros em sua membrana induzidos artificialmente, e colado ao DNA aceptor através da ligase, uma enzima que atua como uma cola molecular.

Hoje é possível fazer modificações genéticas de outro modo, utilizando-se um sistema denominado CRISPR. Esse sistema foi descoberto em bactérias, e acredita-se que ele atue como um sistema de defesa nesses organismos contra genomas invasores, como os virais. Esse sistema é formado por três componentes principais: a molécula de CRISPR propriamente dito, que pode guardar em si uma molécula de DNA que serve de guia para identificar DNA invasor (ou o DNA que se pretende modificar); uma enzima denominada Cas, que é capaz de cortar o DNA com alta precisão; e o DNA de interesse.

A molécula de CRISPR guia o sistema, uma vez que ela contém a molécula de DNA dentro dela que direciona qual sequência procurar no núcleo celular. Uma vez encontrada a sequência, forma-se um complexo que deve ser capaz de ativar a nuclear Cas para que haja então a clivagem do DNA. Com esse sistema é possível trocar um DNA defeituoso por uma cópia normal desse gene, permitindo uma manipulação genética mais eficiente do que a descrita anteriormente, a técnica do DNA recombinante. Isso ocorre porque o CRISPR é um mecanismo muito mais preciso, uma vez que ele possui uma sequência guia. Desse modo, essa técnica tem recebido bastante atenção da mídia como um sistema promissor para a terapia gênica, edição de embriões e melhoramento genético.

Palloma Porto Almeida- graduanda em Biotecnologia pela Universidade Federal da Bahia

Como fragmentos de DNA podem servir como marcador molecular?

O RFLP (Polimorfismo no Comprimento de Fragmentos de Restrição) é uma técnica da biologia molecular que analisa pedaços de DNA que foram cortados por enzimas de restrição (esses pedaços são chamados de fragmentos de restrição). O funcionamento é bem simples: existem enzimas que conseguem cortar o DNA em algumas regiões. Essas enzimas são chamadas de enzimas de restrição e apresentam vá- rios tipos, que cortam apenas sequências reconhecidas por elas. Porém, o que fica entre essas regiões pode variar de tamanho. A primeira vez que pesquisadores sugeriram essa técnica foi em 1974 e em pouco tempo ela se tornou uma ferramenta eficaz para inúmeros procedimentos de biologia molecular e biotecnologia. Quatro anos depois da descoberta dessa técnica, os pesquisadores responsáveis (Arber, Nathans e Smith) receberam o prêmio Nobel em Medicina ou Fisiologia.

Para entendermos o funcionamento dessa técnica devemos entender o que é um marcador molecular: uma região do DNA será um marcador molecular quando ela apresentar características específicas para um grupo de análise (seja esse grupo uma espécie, uma família…). Assim, o RFLP será um marcador quando apresentar variabilidade suficiente que permita análises individuais ou populacionais.

Ok, mas como verificar o tamanho desse fragmento de DNA? Bom, a resposta é simples. Existe uma técnica chamada Eletroforese em gel, que consiste na migração de uma molécula em um gel a partir da diferença de potencial elétrico. Para que isso ocorra é preparado um gel com agarose (polissacarídeo gelatinoso encontrado em algas) que prenderá as moléculas durante a migração. Após isso, é colocado o DNA em poços (pequenas cavidades no gel) e é aplicada uma corrente elétrica.

O DNA tem carga negativa, então ele será atraído pelo polo positivo. Entretanto, para chegar a esse polo, a molécula deve migrar através do gel. Os fragmentos de DNA menores irão migrar mais rapidamente do que os fragmentos maiores. Após terminar o tempo de “corrida”, é aplicada uma luz ultravioleta (UV) nesse gel, visto que antes da aplicação o DNA é tratado com uma molécula que “brilha” quando exposta a essa luz UV. Quando aplicada a luz, vê-se no gel algumas faixas de luz brilhantes, que correspondem ao DNA.

Mas como saber qual o tamanho exato desse DNA para que se possa prosseguir na análise? Para isso, utiliza-se um Ladder, que nada mais é do que uma sequência de DNA de tamanho conhecido, que aparecerá no gel. Assim, é possível comparar a amostra que o pesquisador desconhece com a conhecida, descobrindo assim o tamanho da amostra. Esse ladder é medido em pares de base, ou seja, quantas bases nitrogenadas (componentes do DNA) tem naquele fragmento.

Para facilitar ainda mais a visualização das bandas, faz-se uma técnica chamada de Southern Blot, que consiste em transferir o DNA do gel da eletroforese para uma membrana de nylon ou nitrocelulose. Cada indivíduo ou grupo apresentará um padrão de fragmentos (bandas), que é chamado de perfil de digestão, que é detectado pelo número e tamanho dos fragmentos gerados. Assim, essa técnica pode servir para identificar genótipos heterozigotos, visto que é um marcador codominante; para mapear o genoma de um grupo; para teste de paternidade; para detecção de doenças hereditárias e muitas outras aplicações.

Com isso, vemos que o RFLP é um bom marcador molecular, por apresentar diversidade em aplicações e ser um marcador codominante, ou seja, onde é possível se diferenciar homozigotos de heterozigotos. Este marcador pode apontar relações de cruzamento entre casais, determinar relações de parentesco e até auxiliar na genética forense para resolução de crimes. Porém, entre as desvantagens dessa metodologia podemos citar o fato desta ser cara para execução (demanda de aparelhos e reagentes caros), utilizar sondas que são tóxicas (necessitam de cuidado no manuseio) e é relativamente trabalhoso.

Texto por: Francisco Sassi