TRANSCRIÇÃO DNA/RNA, TRADUÇÃO E SÍNTESE DE PROTEÍNAS

Quinze descobertas que mudaram a ciência na última década15

 

 

 

                Quinze descobertas que mudaram a ciência na última década15   

                        Desde que o mundo assistiu em suspense ao pouso do robô Philae sobre o cometa 67P-Churyumov-Gerasimenko, a "cereja do bolo" da missão Rosetta, da Agência Espacial Europeia (ESA, na sigla em inglês), as descobertas da ciência tornaram-se assunto regular nas mídias sociais. Seja pela postagem de fotos da Terra vista do espaço, promovida por astronautas e satélites, ou pelos avanços de cientistas na busca pela reprodução da vida e erradicação de doenças, a ciência tornou-se uma assunto "sexy". Veja nossa lista de grandes descobertas da última década e quais você acrescentaria para formar uma lista das "20 mais".

1. Plutão rebaixado (2005)

            Em janeiro de 2005, uma equipe coordenada pelo astrônomo Mike Brown, do Observatório Palomar, na Califórnia, descobriu o planeta anão Eris, com 27% mais massa que Plutão e bem próximo dele, numa região conhecida como cinturão de Kuiper. O achado trouxe uma consequência: no ano seguinte, a União Astronômica Internacional entendeu que a probabilidade de encontrar outros corpos rochosos gelados com aquelas dimensões na região era tão alta (como se confirmou depois), que a definição do pobre Plutão não fazia mais sentido. O resultado? Ele foi rebaixado para "planeta anão". Vale lembrar que a Nasa (agência espacial americana) enviou uma sonda para Plutão pouco antes da mudança. E a New Horizon deve chegar ao destino no meio deste ano.

2. Matéria escura existe mesmo (2006)

            Uma colisão entre dois aglomerados de galáxias registrado pelo telescópio Chandra, da Nasa, trouxe a evidência que faltava para os astrônomos confirmarem a existência da matéria escura. Até então, todos já sabiam que boa parte do Universo (cerca de 25%) é composta por esse material, que é invisível (não emite luz), mas exerce força gravitacional. A colisão, que formou o aglomerado 1E0657-556, gerou tanta energia que a matéria comum que existia parou, mas a matéria escura "continuou andando". Apesar de provar sua existência, os cientistas ainda não sabem do que é feita essa coisa invisível - eles imaginam que seja uma partícula ainda não descoberta. Não confunda o termo com "energia escura", que provavelmente existe em abundância maior ainda no Universo e também foi foco de estudos importantes na última década.

3. Células reprogramadas (2007)

            Células-tronco são a grande promessa da ciência para revolucionar a medicina, já que podem se transformar em qualquer outra célula do corpo, e não há nada igual às embrionárias nesse aspecto. Mas a utilização desse recurso envolve questões éticas. Pesquisadores apresentaram uma alternativa bastante promissora ao conseguir reprogramar células adultas de pele humana para que se tornassem capazes de se diferenciar em vários tecidos. Dois grupos independentes -- um liderado por James Thomson, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos EUA, e outro por Shinya Yamanaka, da Universidade de Kyoto, no Japão -- demonstraram em 2007 a eficácia de um método que já tinha sido usado com sucesso em camundongos um ano antes. Yamanaka até recebeu o Nobel, em 2012, por suas pesquisas. Só em 2014, no entanto, é que foi feito o primeiro teste em humanos com células iPS. Uma mulher de 70 anos, no Japão, recebeu um implante para tratar uma doença ocular que causa cegueira. Apesar dos avanços, que já tem feito cientistas recriarem tecidos de órgãos e até neurônios, ainda há um longo caminho pela frente para confirmar se as iPS são mesmo o futuro da medicina.

4. Planetas como o nosso lá fora (2008)

            Com ajuda do telescópio Hubble e de observatórios no Havaí, astrônomos conseguiram "fotografar" exoplanetas (aqueles fora do Sistema Solar) pela primeira vez. Eles promoveram uma espécie de eclipse artificial para conseguir se livrar do brilho das estrelas, que atrapalhava a visão desses planetas distantes. Os primeiros "fotografados" foram um exoplaneta com três vezes a massa de Júpiter em volta da estrela Fomalhaut e três outros em volta da estrela HR 8799. Desde então, os cientistas têm descoberto planetas extrassolares em profusão. "Em 2004 eram poucas dezenas, e atualmente o número de confirmações se aproxima de 2.000", comenta o astrofísico Gustavo Rojas, da UFSCar (Universidade Federal de São Carlos). Há sistemas planetários múltiplos, planetas em sistemas estelares múltiplos e muitas Super-Terras na lista, como destaca o especialista. E, segundo dados do telescópio Kepler, da Nasa, cerca de uma em cinco entre as 50 bilhões de estrelas da nossa galáxia devem ter em sua órbita um planeta com condições semelhantes à Terra e com potencial de abrigar vida.

5. Água em Marte (2008)

            A sonda Mars Phoenix Lander, da Nasa, detectou, em 2008, minerais no solo de Marte que indicam que o Planeta Vermelho já esteve coberto por lagos, rios e outros ambientes capazes de abrigar vida. O equipamento também fotografou pedaços de um material brilhante em um buraco que parecia gelo, reforçando o indício revelado por outras sondas da presença de água abundante no passado do planeta. Em 2013, porém, a sonda Curiosity trouxe uma revelação ainda mais notável: ainda há muitas moléculas de água presas entre os minerais no solo do planeta. Pode parecer pouca coisa, mas disponibilizar H2O poderá ser crucial no caso de o homem viajar a Marte um dia. 

6. Em busca da "capa da invisibilidade" (2008)

            Cientistas da Universidade da Califórnia, nos EUA, anunciaram que estão mais perto de criar um material que pode tornar objetos tridimensionais "invisíveis". Eles desenvolveram dois materiais que podem reverter a direção da luz em torno dos objetos, fazendo com que eles "desapareçam". Ele são chamados de "metamateriais" -- não existem na natureza e são criados artificialmente em escala nano, com propriedades óticas que fazem a luz se comportar de forma não natural. Ainda estamos longe de criar uma "capa de invisibilidade" digna dos livros de Harry Potter, mas há muitos avanços na área.

7. Ciborgues à vista (2009)

            Vários avanços foram feitos na última década no que se refere à interface cérebro-máquina, abrindo caminho para ajudar pessoas com deficiências, paralisias ou que sofreram amputações a recuperar os movimentos. Em 2009, Pierpaolo Petruzziello, italiano que vive no Brasil, conseguiu controlar um braço robótico usando a própria mente, com eletrodos conectados ao sistema nervoso. Ele foi o primeiro paciente a fazer movimentos complexos com as mãos, como pegar objetos, com o pensamento. Destacam-se, nessa área, estudo do brasileiro MIguel Nicolelis, que na última Copa do Mundo fez um paraplégico chutar uma bola com ajuda de um exoesqueleto.

8. Primeira célula 100% artificial (2010)

            Pela primeira vez, cientistas conseguiram criar uma célula controlada por um genoma sintético, criado a partir de instruções de computador. A equipe liderada pelo cientista americano Craig Venter utilizou o genoma de uma bactéria, a Mycoplasma mycoides, e o implantou em uma célula natural de outra bactéria cujo material genético tinha sido removido. O micróbio foi "reinicializado" e passou a se replicar, dando origem a colônias de células sintéticas. O feito abriu portas para que, no futuro, seja possível criar em laboratório micro-organismos capazes de sintetizar proteínas importantes para o ser humano, como vacinas ou biocombustíveis. Também gerou críticas de ONGs, que alertaram para o risco de micróbios sintéticos caírem na natureza e alterarem o meio ambiente.

9. Temos DNA Neandertal (2010)

            A revelação abalou a arqueologia. Pesquisadores do Instituto Max-Planck de Leipzig, na Alemanha, provaram que os homens de Neandertal, espécie extinta há 30 mil anos, conviveu com os primeiros homens modernos. E mais: tiveram relações sexuais e filhos com eles. De acordo com a equipe, cerca de 3% do nosso DNA é Neandertal. O sequenciamento genético completo desse hominídeo foi concluído pela mesma equipe em 2013, e várias outras descobertas foram feitas  em seguida. Um estudo da Universidade de Washington, por exemplo, encontrou até 20% de genoma Neandertal presente em humanos modernos. Segundo os cientistas, genes que causam diabetes tipo 2, doença de Crohn e lúpus podem ser remanescentes desse cruzamento. As regiões do DNA humano que mostraram maior frequência de genes Neandertais são aquelas ligadas à produção de queratina, uma proteína presente em nossa pele, unhas e cabelos. 

10. Sinais do buraco negro no centro da Via Láctea (2011)

            Há muito tempo os astrônomos falam sobre a existência de um enorme buraco negro bem no centro da nossa galáxia, a Via Láctea. Ele até tem nome: Sagitario A-estrela e estima-se que contenha aproximadamente 4 milhões de vezes a massa de nosso sol. Observações feitas na última década trouxeram provas mais concretas do objeto (ninguém ainda conseguiu enxergá-lo diretamente). Uma delas ocorreu no final de 2011: com ajuda de telescópios europeus, foi possível detectar uma nuvem de gás com massa muito superior à da Terra bem próxima de ser devorada pelo buraco negro. Em 2013, novas observações mostraram a nuvem sendo esticada pelo campo gravitacional do buraco negro. Os cientistas acreditam que acompanhar o fenômeno ainda trará dados importantes nos próximos anos. Outra evidência forte do "devorador" do centro da Via Láctea foi registrada em 2012, com ajuda do telescópio de raios-X Chandra, da Nasa - pesquisadores descobriram uma enorme quantidade de partículas energéticas sendo "vomitada" pelo buraco negro.

11. A "partícula-deus" existe (2012)

            A descoberta do Bóson de Higgs, a partícula que desvenda o mistério da massa, foi um dos principais avanços científicos de 2012 e também das últimas décadas. Detalhado pelo britânico Peter Higgs em 1964, o bóson é responsável por criar um campo de força dentro do átomo que dá massa às partículas. Por exemplo: se elas interagem menos com o campo, ficam com pouca massa, como os elétrons. Se interagem bastante, passam a ter mais massa, como é o caso dos quarks. Sem o bóson, dizem os cientistas, átomos agrupados no Universo não poderiam existir, o que inclui os seres humanos. Por isso ele ficou conhecido como "partícula de Deus" (embora o termo original fosse "partícula-deus"). O experimento que comprovou a teoria ocorreu em julho de 2012 no Laboratório Europeu de Física de Partículas (Cern), com ajuda do Grande Colisor de Hádrons (LHC, da sigla em inglês), considerado por si só o maior experimento científico de todos os tempos. Os pais da teoria -- Peter Higgs e François Englert -- receberam o Nobel de Física já no ano seguinte.

12.  "DNA lixo" não é lixo (2012)

            Cientistas do projeto internacional Enciclopédia de Elementos do DNA (Encode) descobriram que 98% do código genético, antes conhecido como "DNA lixo", exercem papel importante no desenvolvimento e na manutenção do corpo humano. Até então, acreditava-se que apenas 2% do DNA eram funcionais, já que somente essa parcela codifica proteínas. No meio do que já foi considerado descartável, há milhões de "interruptores" que determinam quando e onde os genes são ligados ou desligados. Muitos deles estão associados a mudanças genéticas que podem levar a problemas cardíacos, diabetes, transtornos mentais e outras doenças. O Encode, criado em 2003 para dar sentido ao enorme "mapa" decifrado pelo Projeto Genoma Humano, abriu as portas para um enorme campo de pesquisas e provou que o termo "DNA lixo" é que precisa ir para o lixo.

13. Óvulos criados a partir de células adultas (2012)

            Pesquisadores da Universidade de Kyoto conseguiram transformar tanto células-tronco embrionárias quanto células pluripotentes induzidas (iPS), formadas a partir de células adultas, em óvulos viáveis. O experimento foi feito em camundongos. Para testar a fertilidade dos óvulos, eles foram removidos dos roedores para uma fertilização in vitro e, depois, reimplantados. As fêmeas geraram proles férteis com óvulos gerados a partir dos dois tipos de células-tronco. Cientistas já haviam criado espermatozoides a partir de células-tronco da medula óssea feminina, em 2008, mostrando que um dia será possível ter filhos sem a presença de um homem. Ambas as linhas de pesquisa são importantes para, no futuro, ajudar milhares de pessoas que não conseguem gerar descendentes.

14. Você não está sozinho (2012)

            Pesquisas ao longo dos últimos anos levaram à conclusão de que cada um de nós abriga dez vezes mais bactérias do que células humanas. Para não falar em outros micro-organismos. Cientistas de um projeto que reúne quase 80 instituições anunciaram, em 2012, ter identificado todo o microbioma humano, ou seja, os trilhões de bactérias e vírus que vivem no nosso corpo. Cada pessoa abriga cerca de 10 mil espécies diferentes de micro-organismos. "Essas descobertas revolucionam nossa noção de saúde e doença", comenta o infectologista Reinaldo Salomão, professor titular da Universidade Federal de São Paulo, lembrando que vários estudos já associaram doenças como a obesidade a alterações na flora bacteriana.

15. Novo antibiótico após 30 anos (2015)

            Pesquisadores do Centro de Descoberta Antimicrobiana da Universidade do Nordeste, em Boston, anunciaram neste ano a descoberta de um novo antibiótico - a última classe desse tipo de medicamento havia sido introduzida em 1987. A teixobactina foi testada em animais e curou facilmente várias infecções, como a tuberculose, sem apresentar efeitos colaterais. O melhor de tudo é que a molécula se mostrou eficaz contra alguns micro-organismos resistentes aos antibióticos hoje existentes, o que é uma ótima notícia. O curioso é o que está por trás da descoberta, como ressalta o infectologista Reinaldo Salomão, professor titular da Universidade Federal de São Paulo: um método que extrai bactérias que vivem no solo. Embora ele seja riquíssimo em micro-organismos, apenas 1% deles sobrevivem em laboratório. "Hoje sabe-se que aquilo que conhecemos representa apenas 1% do universo da microbiologia", diz o infectologista. Imagine o potencial desses 99% para curar doenças...

Consultoria: Gustavo Rojas (astrofísico/Universidade Federal de São Carlos), Marcelo Knobel (físico/Universidade Estadual de Campinas) e Reinaldo Salomão (infectologista/Universidade Federal de São Paulo).

                

Fósseis encontrados na Espanha preenchem lacuna da evolução humana

Fósseis encontrados na Espanha preenchem lacuna da evolução humana

 

Do UOL, em São Paulo

19/06/201415h00

            Fósseis encontrados em um sítio arqueológico espanhol, incluindo 17 crânios quase completos de hominídeos do Pleistoceno Médio, lançam luz sobre um dos períodos mais controversos da evolução humana. A coleção de ossos encontrada na região do "Abismo dos Ossos" revela características típicas dos Neandertais, associadas com as de hominídeos mais primitivos. A descoberta reforça a hipótese de que os caracteres definidores do homem de Neandertal se desenvolveram aos poucos e em períodos diversos, e não de uma vez.

            No Pleistoceno Médio, entre 400 e 500 mil anos atrás, espécies humanas arcaicas se separaram dos grupos que viviam na África e no Leste Asiático e se instalaram na Eurásia. Isolado dos demais, esse grupo desenvolveu as características que definem a linhagem Neandertal. Quando o homo sapiens chegou à Eurásia, alguns milhares de anos depois acabaram suplantando os Neandertais. Havia incompatibilidade reprodutiva entre as duas espécies.

            O grau de diferenciação entre os Neandertais e os humanos que os precederam, em tão pouco tempo, sempre surpreendeu os cientistas. Faltava uma boa amostra da população europeia que viveu há cerca de 400 mil anos, os primeiros hominídeos da linhagem Neandertal; os 17 crânios recém-descobertos preenchem essa lacuna e fortalecem a hipótese da acreção que diz que os Neandertais desenvolveram suas características em épocas diferentes, não em um único processo evolutivo.

            "O sítio do Abismo dos Ossos é único porque lá há um acúmulo sem precedente de fósseis desse período. Nada assim já havia sido descoberto, para nenhuma espécie extinta de hominídeos", afirma Juan-Luis Arsuafa, professor de Paleontologia da Universidade Complutense de Madri. O sítio é escavado e estudado desde 1984. "Em 30 anos, descobrimos cerca de 7.000 fósseis humanos, que compõem pelo menos 28 indivíduos", explica Ignacio Martínez, paleontólogo da Universidade de Alcalá.

 

Nasce a evolução biológica

Nasce a evolução biológica

Por Salvador Nogueira

 

            Mais um dos mistérios que cercam a origem da vida parece ter sido decifrado por um quarteto de cientistas na Alemanha. Eles basicamente descobriram como a evolução pode ter recebido o pontapé inicial da natureza, sem nenhuma ajuda externa.

 

           Talvez surpreenda, sobretudo para aqueles que se apegam a expressões “curinga” como “complexidade irredutível” para se esquivar do problema científico do surgimento da vida, o fato de a solução encontrada pelos pesquisadores — e testada em laboratório — ser de uma simplicidade franciscana.

            Comece com microporos numa pedra aquecida, imersa em água. Nada diferente do que já se esperaria encontrar em rochas vulcânicas submersas nos oceanos da Terra, quatro bilhões de anos atrás. O único fator importante é que exista um gradiente de temperatura dentro do microporo — ou seja, que ele seja mais quente numa ponta e mais frio noutra. Algo que já aconteceria mesmo, naturalmente. Aí a “mágica” já está feita.

            Os microporos assumem praticamente a função de protocélulas, promovendo a replicação de moléculas portadoras de informação genética, como RNA ou DNA. Com um detalhe adicional: o sistema favorece a replicação de moléculas cada vez mais longas, capazes de armazenar quantidade crescente de informações genéticas. Isso resolve um dos principais dilemas apresentados pelos estudos sobre a origem da vida: como isso pode ter acontecido se, ao serem deixadas ao sabor do mar aberto, as moléculas de DNA e RNA nunca cresceriam para ter sequências maiores, simplesmente porque é mais fácil replicar as moléculas curtas do que as compridas? O resultado mais esperado disso seria uma “seleção natural às avessas”, empurrando sempre na direção da redução da complexidade. A vida nunca apareceria desse jeito. Eis o problema.

            Contudo, o esforço de Dieter Braun e seus colegas da Ludwig-Maximilians-Universität, em Munique, vira esse jogo espetacularmente. Como? A descrição completa saiu em artigo publicado na semana passada na revista “Nature Chemistry”. O trabalho mostra que o gradiente de temperatura, combinado a um processo chamado de convecção laminar, promove a entrada e saída de material dos poros e também encoraja o acúmulo e a multiplicação de DNA longo, desprezando as moléculas mais curtas. “Moléculas de 75 nucleotídeos sobrevivem, enquanto moléculas com a metade desse tamanho morrem, o que inverte o dilema da sobrevivência do mais curto”, escrevem os autores do trabalho.

            Um sistema que empurra naturalmente as moléculas de DNA e RNA a ficarem maiores é a rota certeira para o surgimento da vida como a conhecemos. Afinal, quanto mais compridas as moléculas, mais sequências de letrinhas químicas (os chamados nucleotídeos) cabem nelas. Em suma, cabe mais informação genética, com preservação natural daquelas que, pelas mutações aleatórias que contêm, se replicam com mais facilidade e eficiência. Imagine esse processo avançando por muito, muito tempo, até que uma molécula tropece numa receita para produzir uma camada protetora ao seu redor. No interior dessa cápsula, a molécula genética complexa poderia finalmente deixar o microporo e ganhar o oceano, sem correr o risco de ser literalmente “diluída”. O resto, como dizem por aí, é história.

DESAFIOS PELA FRENTE

            Por que esse trabalho não está sendo celebrado como a solução definitiva da origem da vida? Bem, porque ele de fato não é exatamente isso. Ele mostra o que pode ter sido a origem dos processos evolutivos, ainda puramente químicos, que antecederam as primeiras formas de vida. Mas faltam aí dois passos cruciais iniciais que antecedem essa etapa. Como se produzem as primeiras moléculas capazes de portar informação genética (RNA e DNA) e como elas primeiro “aprendem” a promover sua própria replicação? (No experimento, a replicação é promovida por uma proteína de origem biológica, que obviamente estava ausente na origem da vida.)

            Essas são perguntas que ainda seguem sem solução. A síntese de RNA e DNA em um ambiente úmido permanece como um desafio porque a criação da molécula exige muitos passos químicos. Até aí, nada demais. O problema é que eles costumam ser perturbados pela água antes que cheguem ao seu desejado desfecho. A água desmancha os compostos antes que eles virem RNA ou DNA.

            Alguns pesquisadores buscam chegar lá trabalhando em ambientes desérticos (talvez até em outros planetas). Outros procuram soluções ainda oceânicas, mostrando que reações hoje típicas de metabolismo biológico (que incluem as que são capazes de sintetizar coisas como RNA ou DNA) poderiam ser impulsionadas a partir de química mais simples. Se você seguir os links acima, verá que eles estão bem perto, mas ainda não chegaram exatamente lá.

            Uma vez que se produzem as moléculas portadoras de informação, sobretudo no caso do RNA, a auto-replicação já é um problema mais bem encaminhado. Sabemos que o RNA é uma molécula versátil, que pode não só codificar informação como promover sua própria cópia, sem a necessidade de proteínas adicionais. Ele seria o ponto de partida para a evolução biológica, como a entendemos hoje.

            No frigir dos ovos, o que os resultados já sugerem é que as barreiras remanescentes não são intransponíveis. Pouco a pouco, cada um dos passos envolvidos na origem da vida é recriado em laboratório, conforme as técnicas e a compreensão dos problemas evoluem. E tudo leva a crer que nenhuma condição extraordinária foi necessária para a aparição de formas de vida. Muito pelo contrário. O que os experimentos mostram é que tudo pode ter sido bem simples. Uma pequena variação de temperatura, a presença de ferro diluído no oceano e outras coisas assim, nada complicadas ou incomuns. O único requerimento realmente crítico para cobrir todas as etapas do processo sem ajuda artificial é o tempo — alguns milhões de anos, para ser preciso. Por isso não devemos esperar que os pesquisadores consigam, num único experimento, partir de química simples e terminar com um ser vivo. Mas eles já conseguem reencenar as diversas etapas cruciais separadamente. Falta muito pouco para entendermos a coisa toda. Estamos quase lá.