Imagem de: vocile lumii https://www.rfi.ro/social-85089-bacteria-e-coli-descoperita-branza-de-vaci-si-carne-de-pui
*Este artigo foi publicado ontem em parceria com o Sapo24.
Desde a clonagem da ovelha Dolly, na década de 90, que poucas descobertas no campo da genética e biologia molecular marcaram de forma tão incisiva o imaginário popular. De facto, vinte e três anos depois, a manipulação genética continua a ser um conteúdo constantemente explorado em filmes e séries de televisão. Agora, um grupo de investigadores da universidade de Cambridge, no Reino Unido, foi responsável por transformar a ficção em realidade. Num trabalho de mais de dois anos, esta equipa desenvolveu um genoma totalmente sintético, que, a pouco e pouco, foi utilizado para substituir todo o ADN de uma bactéria da espécie E. coli.

No passado, a síntese de ADN em laboratório foi utilizada na criação de nove linhagens de S. cerevisiae (fungo utilizado na produção de pão e cerveja) no qual um ou dois cromossomas foram completamente substituídos (representando 8% do genoma). Outros microrganismos, incluindo a bactéria Mycoplasma mycoides foram também utilizados em experiências deste tipo. A grande diferença neste caso é a substituição completa de todo o material genético por ADN 100% sintético.

Este novo “mutante” foi denominado Syn61 (do termo synthetic, palavra em inglês para sintético), e o número 61 correspondente ao número de codões presentes neste organismo.

Mas como é que isto funciona?

Projetando um ser vivo

Primeiro, é importante entender que o ADN funciona mais ou menos como uma receita de bolo. Portanto, teoricamente, toda a informação necessária para fazer um organismo, incluindo formato e tamanho das suas células são definidas pelo ADN. Porém, assim como numa receita de bolo, alguns componentes podem ser substituídos sem alterar o produto final. O mesmo acontece no ADN. E neste caso os ingredientes em questão são chamados de codões. Assim como na receita de bolo, diferentes codões podem ser utilizados sem que haja alteração do resultado final.

A equipa responsável por esse estudo serviu-se de uma linhagem de E. coli com 18.214 codões e reescreveu-o, de maneira que o novo organismo possuísse um genoma reduzido, com apenas 61 codões. No total, apenas 59 são responsáveis pela síntese de aminoácidos (unidades básicas das proteínas).

Por mais surpreendente que pareça, esse novo organismo comporta-se de forma muito semelhante ao E. coli original, indicando que estas células são funcionais independentemente da sua quantidade extremamente reduzida de codões. Assim sendo, essa bactéria provavelmente possuirá uma proteção natural contra infeções virais de E. coli, e uma vez que o seu genoma é tão reduzido, as estratégias virais utilizadas para infetar E. coli, provavelmente não funcionarão.

Avanços na biologia artificial podem revolucionar a colonização de outros planetas

O facto de existirem incontáveis possibilidades de edições genéticas abre uma gama de possibilidades no campo da exploração planetária. Talvez, num futuro não tão distante, poderemos fazer uso de bactérias editadas em laboratório para suportar os ambientes extremos no espaço. Microrganismos sintetizados em laboratório podem vir a produzir uma atmosfera habitável em planetas como Marte, por exemplo. Agora, imagine-se o potencial biotecnológico de organismos completamente sintéticos. Apesar de ainda longe desse feito, esta pesquisa é um passo importante para a criação de mutantes com funções específicas, e desta forma minimizar a perda de energia com tarefas secundárias.

Para que essa tecnologia seja desenvolvida com mais detalhe, os próximos passos provavelmente envolverão o estudo das possíveis consequências dessa edição genética.

Uma das possíveis implicações dessa alteração diz respeito as trajetórias evolutivas dessa bactéria, que neste caso provavelmente resultará na criação de mutantes cada vez mais distintos das suas células originais. Para informações mais detalhadas sobre esta investigação, consulte toda a informação disponibilizada no paper original (em inglês), publicado na revista Nature.

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Andrey Vieira é brasileiro, natural do Rio de Janeiro. É licenciado em ciências biológicas pela Universidade Federal Fluminense (UFF), com enfoque em bioquímica e Geoquímica Orgânica. Durante sua graduação foi selecionado como estudante de alta performance para poder realizar um intercâmbio académico na Universidade Estadual de Montana, nos Estados Unidos, na área de Astrobiologia, Origem da Vida e Biogeoquímica. Essa escolha acabou por lhe render uma oportunidade de trabalho como assistente de pesquisa no NAI (NASA Astrobiology Institute) no Massachusetts Institute of Technology (MIT). Durante o tempo de pesquisa no MIT, o Andrey realizou uma série de estudos sobre o funcionamento das moléculas que conferem resistência a altas temperaturas em organismos extremófilos (Organismos que possuem preferência fisiológica por condições geoquímicas extremas, como altas temperaturas ou acidez extrema). Atualmente reside na Dinamarca como estudante da Universidade de Aarhus, e trabalha na sua Tese de Mestrado no Instituto Max-Planck de Biologia Marinha. Seu trabalho atual foca na bioquímica e fisiologia de bactérias poliextremófilas (Células que possuem preferência não só por uma condição específica, mas por um conjunto de fatores extremos concomitantemente) e como esses microrganismos podem vir a ser usados não somente para compreender como a vida teria se originado no planeta Terra, mas também como o estudo dessa fisiologia única pode vir a levar a criação de novas ferramentas biotecnológicas de grande relevância, nomeadamente para a indústria da construção civil e petroquímica. Andrey Vieira também é um entusiasta da astrofísica e epistemologia, possuindo mais de dez cursos em assuntos relevantes na área de exploração planetária e cosmologia, conferidos por diferentes instituições de pesquisa no Brasil e no mundo inteiro. Como comunicador científico, atuou por dois anos como auxiliar na disciplina de epistemologia da UFF e mediador/bolsista no projeto “Ciência sob tendas” levando a comunicação de ciência e tecnologia para escolas e comunidades carentes no estado do Rio de Janeiro.