Você conhece a teoria da evolução biológica? A evolução hoje é o cerne da biologia, uma teoria que norteia estudos nas mais diversas áreas, como a ecologia, a paleontologia, a fisiologia, a embriologia e a genética. Theodosius Dobzhansky, um importante geneticista, disse a seguinte frase: “Nada na biologia faz sentido, exceto à luz da evolução”.
No entanto, apesar de sua importância, nem sempre fica claro como podemos aplicar os conceitos da teoria da evolução para resolver problemas atuais. Então, vamos descobrir juntos como a biotecnologia pode usar esses conceitos para produzir inovações fantásticas! Mas antes precisamos perguntar: você sabe o que é a evolução biológica?
O que é a Teoria da Evolução Biológica?
A teoria da evolução, resumidamente, pode ser explicada pela seleção natural, a teoria evolutiva proposta por Charles Darwin. Se você nunca ouviu falar, é basicamente o processo de seleção dos organismos mais adaptados realizado pela natureza. E para que ela funcione nós precisamos que 3 requisitos sejam cumpridos.
O primeiro é que na população deve haver variabilidade genética. Isso quer dizer que apesar dos organismos serem parecidos, porque são da mesma espécie, devem haver pequenas diferenças entre eles. Nós podemos observar que isso ocorre porque não existe uma pessoa que seja igual a outra, um cachorro que seja igual ao outro ou uma planta igual a outra, cada um tem características que os diferenciam, mesmo que sejam da mesma espécie.
Em segundo lugar precisamos que essas características distintas sejam hereditárias, ou seja, que os pais sejam capazes de passar para seus filhos a mesma característica. Isso acontece porque a maioria das nossas características são genéticas, estão codificadas em nossos genes, e quando nos reproduzimos, compartilhamos cópias dos nossos genes com nossos filhos.
E por último, mas não menos importante, precisamos que essas características ofereçam vantagem para que a próxima geração cresça e consiga se reproduzir de maneira mais eficiente que os indivíduos que não possuem a característica, e eles passarão essas mesmas características para os seus filhos.
Quando esses três requisitos são cumpridos, a seleção natural pode ocorrer. Mas como ela acontece? Através de pressões seletivas. Vamos pensar em um exemplo para ficar mais fácil: No passado as populações de mariposa na Europa eram em sua maioria brancas e havia umas poucas que eram escuras. No século XIX houve um acúmulo de fuligem nos troncos das árvores por conta da revolução industrial.
Essa fuligem deixava os troncos mais escuros e assim, as mariposas brancas eram vistas mais facilmente pelos pássaros e predadas em maior quantidade, enquanto que as mariposas escuras ficavam escondidas. Assim houve um aumento muito grande de mariposas escuras naquela população. Neste exemplo a pressão seletiva é a predação dos pássaros, e as mariposas mais adaptadas eram as escuras.
Tudo bem, mas como esses conceitos da evolução podem ser aplicados à biotecnologia?
A biotecnologia busca, por meio de técnicas diversas, desenvolver tecnologias e produtos inovadores através de organismos vivos. Vamos ver a seguir 3 exemplos em que a biotecnologia usa esses conceitos da evolução biológica para solucionar problemas na agricultura, no meio ambiente e na saúde humana.
1 – Criando variabilidade genética
Como vimos, o primeiro requisito para que a evolução ocorra é a variabilidade genética. Esse é um evento natural, que pode ser observado por todos nós em todas as espécies existentes. No entanto, em alguns casos a variabilidade genética existente em uma população não é a desejada.
Por exemplo, algumas culturas muito utilizadas hoje em dia, como a soja, o milho e o algodão, já possuíam naturalmente suas variantes genéticas, mas nenhuma delas proporcionava proteção contra alguns insetos considerados pragas nas plantações.
Assim a biotecnologia desenvolveu organismos geneticamente modificados (OGMs) que possuíam essa variação. Esses estavam melhor adaptados contra insetos/pragas e foram mais utilizados por agricultores devido a essa vantagem. Um dos exemplos de OGMs são os transgênicos e falamos mais sobre eles aqui.
2 – Seleção em laboratório
Em alguns casos, apenas os esforços dos biotecnologistas em adicionar novos genes na população, não são suficientes para que essa população evolua. Isso pode acontecer quando a mudança desejada é muito grande. Por exemplo, neste artigo, os cientistas queriam transformar bactérias E. coli que naturalmente são heterotróficas (que obtém energia e carbono através de fonte orgânica) em organismos autotróficos (consumidores de CO2).
Essa era uma mudança muito extrema, que modificaria todo o metabolismo da bactéria, e eles perceberam que apenas introduzir os genes produtores das enzimas necessárias para a realização da fixação do CO2 não era suficiente. Mesmo as bactérias modificadas continuavam usando o carbono orgânico em detrimento do gás carbônico.
Então como eles resolveram isso? Apelando para a evolução! Eles colocaram as bactérias transgênicas em um ambiente com cada vez menos concentração de carbono orgânico e mais CO2.
No início as bactérias continuavam preferindo o carbono orgânico e muitas morreram por falta de alimento, mas com o passar das gerações, foram selecionadas as bactérias que conseguiam ativar as enzimas do metabolismo autotrófico e obter carbono do CO2.
Após meses da evolução induzida eles conseguiram obter bactérias que eram totalmente autotróficas. Essa é uma grande conquista que pode nos ajudar a diminuir os impactos ambientais do acúmulo de gás carbônico na atmosfera, por exemplo.
3 – Impedir que a evolução aconteça
Em alguns casos nós queremos que a evolução aconteça e que uma planta desenvolva certa característica nova, como já mencionado. Mas, em outros casos, o resultado do processo de seleção é indesejado, como por exemplo quando ocorre em patógenos ou ervas daninhas que se tornam rapidamente resistentes a antibióticos e pesticidas.
Nestas situações o que queremos é impedir que a evolução por meio da seleção natural ocorra, pois ela será danosa aos nossos interesses. E esse talvez seja o maior desafio, pois como já comentamos, a evolução atua de maneira muito eficaz na natureza.
Então o que precisamos é “driblar” esse processo evolutivo, e para isso existem algumas estratégias. Normalmente o gene resistente é bem raro na população, estando presente em alguns poucos indivíduos, e sabemos que esses para se reproduzirem, em geral, precisam de outros indivíduos.
Pensando nas ervas daninhas da plantação, a estratégia é garantir que sempre haja mais indivíduos não resistentes, e isso pode ser feito com refúgios para essas plantas, que por estarem em maior quantidade, terão mais sucesso reprodutivo e, em muitos casos, irão se reproduzir com as plantas resistentes. Neste caso devemos torcer para que o gene resistente também seja recessivo, pois assim, apenas uma cópia dele no genoma do indivíduo não será suficiente para gerar o fenótipo resistente.
Essa estratégia também pode ser usada no tratamento de câncer. Quando uma célula acumula muitas mutações em seu DNA ela entra em morte celular programada e é impedida de se dividir, o que acontece quase sempre. Mas no câncer, essa célula mutante não possui os “freios” necessários para impedir sua divisão.
Quando o câncer já está com muitas células e elas continuam acumulando mutações, é natural aparecerem linhagens celulares que são resistentes à quimioterapia e por isso são muito difíceis de se eliminar. Para minimizar os efeitos desse processo, é possível realizar o tratamento com doses mais baixas dos medicamentos, que irão garantir que as linhagens que ainda são sensíveis ao tratamento permaneçam vivas.
Essa é uma abordagem que carrega alguma incerteza, pois temos que esperar que as linhagens quimiossensíveis superem as linhagens resistentes e assim depois de um tempo, seja possível exterminar o tumor com a quimioterapia.
Você imaginava que a evolução era tão importante para a biotecnologia? Deixe um comentário sobre o que achou do texto.
