segunda-feira, 5 de dezembro de 2016

Evolução como fato

A Teoria da Evolução, formulada por Charles Darwin (e Alfred Wallace) não é mais só uma teoria. E já faz tempo. Evolução sempre foi minha disciplina favorita da Biologia. É uma grande história, complexa e bonita. Depois que eu comecei a trabalhar com evolução eu vi a dificuldade de contar essa história. Eu admito que acho uma área da ciência mega difícil porque é multidisciplinar, é confuso, nem sempre temos todas as peças para montar uma história bonita, mas ainda assim é uma disciplina encantadora.
A evolução normalmente não é uma coisa palpável e não acontece num lapso de tempo que podemos presenciar. Normalmente é algo que podemos somente imaginar e “ver” através de dados coletados de fósseis, dados genéticos, geologia, biogeografia, etc. Nem todo mundo tem esse poder de abstração e, talvez por isso, nem todo mundo ache que evolução seja uma coisa real. Percebam que eu escrevi “normalmente” porque isso está prestes a mudar.
Já não é de hoje que cientistas tentam provar a teoria da evolução através de organismos que evoluem rapidamente, como vírus e bactérias. Hoje já podemos ver os resultados (não somente dados coletados) em questão de anos, poucos anos.
O estudo mais recente sobre esse assunto é de autoria de Justin Meyer e colaboradores e será publicado essa semana no periódico Science. Eles estudaram o processo de especiação no bacteriófago lambda (um vírus que infecta bactérias – inofensivo ao ser humano) que possui gerações rápidas e alta taxa de recombinação. Eles fizeram uma série de experimentos infectando cepas de E. coli que possuíam dois tipos diferentes de receptores para bacteriófagos lambda. Quando a cepa de E. coli possuía somente um tipo de receptor, o vírus melhorava sua ligação com esse receptor ao mesmo tempo que perdia a habilidade de ligar no outro receptor. Já quando o vírus era posto com bacteriófagos com ambos tipos de receptores, ele separava em duas linhagens com diferentes preferências de receptor. Algumas linhagens desenvolveram até isolamento reprodutivo e incompatibilidades genéticas.
Outro estudo, do pesquisador Marcus Kronforst e colaboradores, estudou especiação em borboletas do gênero Heliconius. O mais interessante desse artigo foi a descoberta que poucas mudanças genômicas já são suficientes para a formação de uma nova espécie, mesmo quando há fluxo gênico (essas borboletas são conhecidas por formarem muitos híbridos). No caso das borboletas, algumas mudanças no padrão de coloração das asas (muito importantes para evitar a predação e para o acasalamento) já eram suficientes para o surgimento de uma nova espécie. Além disso, o artigo também conclui que as divergências evoluem rapidamente após as primeiras mudanças sugerindo que não existe uma relação linear entre tempo de especiação e divergências acumuladas.
Outro estudo que mostra rápida especiação (dessa vez em vertebrados) é um estudo conduzido pelo pesquisador David Marques e colaboradores. Eles avaliaram populações de um peixe (Gasterosteus aculeatus) residentes em lagos migratórios e vivem em simpatria e parapatria (dois tipos de especiação sem barreira). Eles examinaram diferentes ecotipos de peixes nos diferentes lagos e identificaram diferenças genômicas mesmo com populações que estão em contato umas com as outras. Essas divergências evolutivas provavelmente se dão por pressões diferentes em cada habitats. Eles concluem que essas adaptações ao ambiente se dão logo nos primeiros anos de divergência de habitat (no caso dessas lagoas foram 150 anos até agora) e podem persistir mesmo com os indivíduos vivendo em simpatria (em que as populações mantém contato uma com a outra). Esse foi o primeiro caso que se conseguiu verificar o início de uma provável especiação simpátrica e parapátrica. A maioria dos autores trabalham com especiação alopátrica que é aquela em que existe uma barreira (geográfica ou ambiental) separando as populações.
Diante de tudo isso, não há como negar a existência da evolução e, se me permitem, não há como não concordar que ela é linda.
No Brasil, há diversos laboratórios que trabalham com evolução de espécies, coletando dados moleculares, morfológicos, geológicos, etc. Há uma série de ramos para se trabalhar: filogeografia, filogenia, biogeografia e mais uma série de ramificações em cada um desses. Difícil mesmo é escolher. Não vou citar todos laboratórios e universidades que trabalham com esse tema, mas vou deixar nas referências os dois que eu trabalhei e conheço (ambos no RS).

Quem tiver mais interesse é só dar uma espiada no departamento de biologia da universidade mais próxima que provavelmente vai encontrar alguma coisa.

Referências:








quinta-feira, 13 de outubro de 2016

Imagens Microscópicas

Imagens de natureza já são lindas, agora imagens feitas com microscópios de coisas que não conseguimos ver são deslumbrantes. Essa semana eu vi uma série de imagens de uma coletânea de 2016 e são de tirar o fôlego. As minhas preferidas são de cristais porque são muito coloridas, mas todas são maravilhosas e eu quero tatuar em mim!
Visite o site http://www.businessinsider.com/best-microscope-photography-nikon-small-world-2016-10/#red-speckled-jewel-beetle-1 e fique maravilhado também.

terça-feira, 4 de outubro de 2016

Nobel Prize 2016 Fisiologia e Medicina: Yoshinori Ohsumi

Bom, pra começo de conversa, vamos falar que o ganhador do prêmio esse ano foi um BIÓLOGO! Quem disse que biólogos não ganham dinheiro? É só ganhar o Nobel. Enfim, vamos ao que interessa: o que fez esse prestigioso colega de profissão ganhar esse que é um dos maiores prêmios da ciência? Ele estudou o processo conhecido com autofagia e descobriu diversos genes envolvidos.
Autofagia é basicamente um processo de reciclagem celular. Nesse processo, proteínas, lipídios, carboidratos e até organelas inteiras são degradadas. Em 1992, quando Ohsumi publicou seu primeiro artigo a respeito disso, já se conheciam os lisossomos e se sabia que existiam rotas de degradação de proteínas através do lisossomo e sem a participação deste. O que não se sabia eram os detalhes de como acontecia, o que acontecia dentro dos vacúolos (representantes dos lisossomos nas leveduras), quais proteínas ou genes eram responsáveis por esse processo, qual a proporção de degradação vacuolar no processo de turnover de proteínas e o que estimulava esse processo. Todas essas perguntas foram respondidas em um único artigo sensacional publicado pelo Ohsumi em 1992. Ele não só desvendou boa parte do processo, como também desenvolveu um protocolo para trabalhar não só com leveduras, mas com outros tipos de células.
O que já se sabia? Que algumas enzimas tinham um papel chave na degradação vacuolar das leveduras e que privação de alguns nutrientes possivelmente aumentava a quantidade de degradação de proteínas. Com essas informações, Ohsumi conseguiu montar um experimento no qual ele expunha algumas linhagens de levedura a privação de nutrientes e verificava se havia acúmulo de materiais no vacúolo.
Ele utilizou uma série de diferentes meios de cultura deficientes em nitrogênio ou aminoácidos específicos e verificou diferenças na formação de vacúolos. O meio com deficiência de nitrogênio era onde havia maior formação de vacúolos. Em alguns casos, após 3 horas, os vacúolos estavam tão cheios que já não era possível verificar movimento dentro deles (figura 1). 

Na avaliação microscópica desses vacúolos, foi visto que o conteúdo era basicamente o mesmo do citoplasma da levedura envolto em uma membrana mais fina que a de qualquer outra organela. A dedução foi que esses organismos poderiam sequestrar o conteúdo citoplasmático e evolve-lo com uma membrana. A conclusão foi que os corpos dentro dos vacúolos foram formados através de um processo que ele denominou autofagia. Esses corpos foram então denominados corpos autofágicos.
Foi verificado que tanto deficiência em nitrogênio, quanto em carboidratos resultavam em acúmulo de conteúdo nos vacúolos, mas com algumas diferenças morfológicas.
E após uma série de experimentos com diferentes bloqueadores enzimáticos, eles perceberam que uma das principais enzimas responsável pela degradação do conteúdo vacuolar era a proteinase B.
E o que tudo isso afinal tem de tão interessante e importante para ganhar um Nobel? É que a descoberta de detalhes desse mecanismo celular levou a descobertas de novos medicamentos para o tratamento de câncer, Alzheimer, Parkinson, Huntington, entre outras. Diversos laboratórios vem tentando descobrir e aperfeiçoar técnicas para induzir a autofagia (o que diminuiria o avanço de doenças causadas pelo acúmulo de proteínas na célula, como Alzheimer) ou diminuir em determinadas células (células cancerígenas, por exemplo, que tem algum defeito no processo autofágico são mais propensas a morte celular – apoptose). Existem diversos laboratórios que trabalham com esse assunto aqui no Brasil (inclusive um do meu antigo professor Guido Lenz na UFRGS). Grandes descobertas ainda vem por ai, mas tudo começou a andar com mais força graças ao ganhador do prêmio Nobel de fisiologia ou medicina, o BIÓLOGO Yoshinori Ohsumi.
Referências:
Referências Brasileiras:


segunda-feira, 3 de outubro de 2016

CRISPR/Cas9

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats ou Conjunto de Repetições Palindrômicas Regularmente Espaçadas.
Essa parada ai com nome comprido é o novo queridinho do momento para quem trabalha com descobrimento de genes, doenças genéticas, transferência de genes, etc. E porque? Vou te contar a história dele pra você entender.
Em primeiro lugar, eu tenho que começar a explicar que o Crispr/Cas9 é um mecanismo de defesa de bactérias contra vírus. Podemos dizer que faz parte do “sistema imunológico” delas. Mas antes de explicar o que é, eu tenho que falar que esse mecanismo foi descoberto por três mulheres (sim, eu preciso falar isso porque não se dá muita ênfase a descobertas de cientistas mulheres ou de vez em quando rola um plagiozinho por um homem com ciúmes. O que nesse caso está acontecendo também e o processo tá rolando na justiça há algum tempo). Essas três mulheres são Jenifer Doudna e Jill Banfield, e a francesa Emmanuelle Charpentier.
Agora sim, o que são esses conjuntos de repetições palindrômicas regularmente espaçadas? São pequenas porções de DNA bacteriano (geralmente em plasmídeos) compostas por repetições de nucleotídeos e espaçadas por um espaçador de DNA. Esse espaçador de DNA são regiões de DNA viral inseridas após infecções anteriores e funcionam como um molde para guiar a proteína CAS9 e destruir o DNA de vírus em subsequentes infecções. Deixa eu desenhar que fica mais fácil.



O artigo original de 2012, publicado pela Science, descreve o mecanismo de defesa da bactéria e sugere que esse mecanismo simples pode ser utilizado para programar clivagens no DNA e poderia ser uma ferramenta útil para edição de genomas já que ele utiliza somente um molde de RNA facilmente manipulável. Daí pra frente o assunto foi tomando uma proporção enorme pela facilidade de manipulação desse sistema comparado com os outros existentes e pela economia. A taxa de sucesso dele é bem maior que outros sistemas de edição de genes por um preço bem mais em conta que permite a utilização por diversos laboratórios de pesquisa.
Desde 2012, uma série de utilizações para esse sistema já foram desvendadas. Diversos pesquisadores estão utilizando com sucesso o Crispr/Cas9 para descobrir genes causadores de doenças ou inserir correções em genes defeituosos, nocaute de genes de interesse, e por ai vai. Os estudos que utilizam esse sistema vão desde alimentos geneticamente modificados à cura de doenças como distrofia muscular, passando por mosquitos geneticamente modificados para ser resistentes ao vírus da dengue. Mas porque eu trago um assunto de 2012 para discutir? Por que esse ano foi concedido uma licença para um pesquisador suíço utilizar essa ferramenta de edição de DNA em embriões humanos. Isso foi algo esperado desde a descoberta desse sistema, mas também é algo para pensar, debater, discutir, pensar novamente e agir com muita cautela. A ideia desse pesquisador chamado Fredrick Lanner é estudar genes envolvidos nas primeiras fases de desenvolvimento do embrião além de ajudar a entender um pouco mais sobre células tronco embrionárias e suas propriedades. É uma pesquisa básica, mas difícil de fazer, pois envolve seres humanos e esbarra em diversas questões éticas e de segurança. 
Mas não são só os embriões humanos estão causando discussões que envolvem a Crispr/Cas9. Na área da agricultura de OGM também temos algumas discussões a respeito desse tema, pois ele não está descrito nas leis que regulam e aprovam OGMs, logo temos uma brecha na regulamentação e não sabemos muito bem como lidar com ela (A culpa desse tipo de brecha também é do governo que ignora discussões científicas na hora de redigir leis, mas enfim). Um exemplo é o caso dos cogumelos criados por um pesquisador (Yinong Yang) dos quais ele retirou um pedaço de um gene que controla a produção de uma enzima que acelera a coloração marrom nesses cogumelos. Como resultado, ele obteve cogumelos que ficam brancos por mais tempo. A grande questão foi que ele não precisou passar por toda a inspeção relacionada a OGMs porque, diferentemente de outras plantas que tem o mesmo resultado, ele não implantou nenhum novo gene nos cogumelos com a intenção de nocautear o gene produtor da enzima, ele simplesmente retirou um pedaço desse gene. Essa prática não está disposta nas regulamentações, portanto o cogumelo não seria considerado um OGM. Só que ele é.
Esse é um assunto extremamente interessante que precisa de muitas discussões, pois envolve não somente um avanço extraordinário na ciência, mas também envolve ética em pesquisa, segurança e até onde é permitido chegar para termos conhecimento. Vou deixar aqui as fontes que eu utilizei e uma novidade a partir de agora que são pesquisas relacionadas ao assunto que estão sendo feitas no Brasil. Tem muita coisa boa sendo feita no quintal da nossa casa e precisamos dar valor aos talentosos cientistas da nossa terrinha e a todo conhecimento que eles podem nos proporcionar.
Referências:
Pesquisas Brasileiras:

quarta-feira, 28 de setembro de 2016

Feromônios: Verdade ou Mito?


Você acredita que humanos utilizam feromônios para se comunicar?
Existem três linhas de pensamento sobre esse assunto: a adepta de que não existe feromônios em mamíferos (inclusive em seres humanos), a adepta de que não sabemos se existe ou não porque ainda não foi provado de fato e a adepta de que existem sim feromônios em mamíferos e em seres humanos e nós nos comunicamos através deles.

Mas o que é um feromônio?
Feromônios são sinais químicos que evoluíram para a comunicação entre membros da mesma espécie. Eles são moléculas sinais características, por exemplo, de todos os machos de uma espécie (não de um macho em particular). Alguns machos podem apresentar uma quantidade maior de um determinado feromônio e, talvez, por isso que as fêmeas prefiram esse macho. Importante lembrar que feromônios não são cheiros individuais que permitem distinguir entre indivíduos.  Muitos feromônios, inclusive alguns feromônios femininos de traças e de alguns mamíferos, não são compostos simples. Ao invés disso, eles tendem a ser uma combinação complexa de substâncias como por exemplo os oestrogenos sulfatados que se unem a uma fração em particular da urina da fêmea de ratos formando um feromônio multi-componente produzido por fêmeas no estro e que induz a monta do macho.

Qual a função dos feromônios?
Um sinal de feromônio induz a uma reação específica tal como um comportamento estereotipado e/ou um processo de desenvolvimento em um coespecífico (indivíduo da mesma espécie). Alguns feromônios podem ter os dois efeitos. Feromônios tem sido identificados em todo o reino animal, incluindo mamíferos, e podem envolver uma gama de funções incluindo atração entre sexos, escolha do parceiro, guia para seguir uma trilha e interações entre pais e prole, dependendo da espécie.

Vamos falar das provas contestando a existência de feromônios em outras espécies que não insetos: 
Um dos principais pesquisadores que tem essa crítica é o Richard L. Doty que é diretor do Centro de Cheiros e Gostos da Universidade da Pennsylvania e um pesquisador renomado na área de funcionamento e disfunção olfatória. Ele é um dos pioneiros no desenvolvimento e validação de técnicas quantitativas para avaliar o olfato. Ele também é o autor do livro “The Great Pheromone Myth” no qual ele critica não só a existência de feromônios em animais que não insetos, como também faz uma crítica sobre práticas e processos na ciência. O argumento principal do livro é que todos os comportamentos e fenômenos fisiológicos que pensamos ser causados por feromônios ou não se encaixam na definição de feromônios ou são de existência questionável. Segundo ele, quase todos ou todos os comportamentos de mamíferos alegadamente causados por feromônios envolvem experiência prévia ou aprendizado. Ele diz que em casos em que prováveis feromônios foram identificados ou os efeitos não foram replicados ou não foram tão fortes quando o animal que exala o possível feromônio estava presente.
Quando o assunto vai para feromônios humanos, a coisa fica ainda mais feia. Segundo Doty, por trás dessa questão de feromônios humanos, existe uma série de questões científicas, políticas e principalmente econômicas. Muitas das pesquisas envolvendo feromônios humanos são sobre os efeitos de androteronas que são prováveis feromônios de porcos. Ele inclusive “brinca” com o absurdo dessa questão fazendo as seguintes perguntas: Mulheres são atraídas pelo odor de porcos machos ou mais propensas a fazerem sexo quando na presença desses odores? As taxas de natalidade ou outros índices de comportamento sexual são maiores em estados onde existem muita criação de porcos?
Ele acredita que está tudo ligado à “mania” de pensamentos reducionistas que tentam explicar fenômenos complexos através da explicação de fenômenos mais simples e conhecidos.

Vamos falar das provas contestando a existência de feromônios em humanos (ou a não prova de existência):
Quem encabeça essa ideia é o pesquisador Tristram D. Wyatt. Ele estuda a evolução dos feromônios nos animais na Universidade de Oxford. Tem vários livros e artigos sobre o assunto e também um vídeo no TED Talks que resume bem sua opinião.
Segundo ele, não é que não existam feromônios humanos, só ainda não houve prova de que eles existem. O que é bem diferente. Ele baseia seu discurso e sua opinião numa pergunta bem intrigante: Porque não tratamos o ser humano como qualquer outro animal na hora de fazer essas análises? Porque existem pesquisas muito boas com feromônios de ratos, porcos, cabras, etc, mas quando vemos as pesquisas em seres humanos, elas não passam de extrapolações com pouco poder estatístico de análise?
Assim como Doty, ele aborda bastante esse assunto da intervenção econômica nessa área da ciência, fazendo com que haja uma predileção por pesquisas com resultados positivos. Ainda no seu artigo para a Procedings of the Royal Society, ele indica alguns meios, análises e métodos para se chegar a resultados realmente satisfatórios e saber, de uma vez por todas, se humanos tem ou não feromônios. Além disso, ele fala de um provável candidato a feromônio humano e que não tem nada a ver com escolha de parceiro ou assuntos sexuais. Ele chama atenção para um estudo que analisa uma substância excretada do mamilo de mulheres quando estas estão amamentando e que é responsável por induzir o bebê a sugar o leite. Nesse estudo, bem detalhado, com um bom poder estatístico reside uma das poucas provas, segundo Wyatt, de que humanos tem sim feromônios e utilizamos eles para nos comunicar.

Vamos falar agora das provas de que existem feromônios nos seres humanos:
Existem alguns estudos que “demonstram” a existência de feromônios. Vários deles tem participação de uma pesquisadora chamada Martha McClintock. Ela é uma psicóloga conhecida pela sua pesquisa em feromônios e pela criação da teoria de sincronização menstrual em 1971. Muita gente também já ouviu falar dessa teoria. Segundo McClintock, mulheres que vivem juntas acabam sincronizando seus ciclos através de dois feromônios: um, produzido antes do período ovulatório que diminui o ciclo do receptor e outro, produzido durante a ovulação que aumenta o ciclo do receptor. Segundo a autora, essa seria uma estratégia para que um único macho não fecundasse todas as fêmeas. Se todas estiverem no período fértil, não seria possível um único macho fecundar todas. Os estudos da pesquisadora McClintock sofrem uma série de críticas e muitos outros pesquisadores acreditam se tratar de um mito. Alguns estudos contestando a teoria creditam a sincronia ao acaso, já que não conseguiram replicar os resultados. Verdade ou não, as substâncias capazes de alterar o ciclo menstrual das mulheres ainda não foram identificadas.
Outro estudo, já bem menos criticado, é sobre a secreção das glândulas presentes nos mamilos das mulheres durante a amamentação e como essa secreção pode alterar comportamentos de bebês, mesmo que a secreção da glândula não seja da sua mãe. A secreção das glândulas de mães recentes foi retirada e colocada próximo ao nariz dos bebês. Várias outras substâncias foram testadas, mas somente a secreção das glândulas de Montgomery induziu uma mudança de comportamento duradoura no bebê. Não só o comportamento foi alterado, como também a função respiratória foi diferenciada quando a secreção era apresentada aos bebês em comparação com outras substâncias, indicando que possivelmente a substância em questão seja um feromônio.

Então, vc acredita em feromônios? Deixe seu comentário e sugestões para os próximos tópicos.
Referências