Biologia Sintética

O que é a biologia sintética ?

A biologia sintética consiste na aplicação dos princípios de engenharia à 
biologia. Tal pode envolver o redesenho de um ser vivo de tal modo que 
produza qualquer coisa – por exemplo fabricar uma substância 
particular – que não seja produzida naturalmente. Ainda mais ambiciosas 
são as tentativas de produção de seres vivos completamente novos ou 
seja de criar vida a partir de materiais não vivos, em vez de redesenhar 
apenas seres vivos.
Alterar seres vivos – utilizando a tecnologia de DNA recombinante 
(“engenharia genética”) por exemplo – não constitui, em si, um novo 
desafio; a biologia sintética encontra assim sobreposição com outras 
áreas científicas estabelecidas. Mas o objectivo último da biologia 
sintética é maior: desenhar seres vivos que respondam a necessidades 
específicas e desejos do homem. A investigação em biologia sintética 
tem apenas dez anos. O primeiro departamento de Biologia sintética 
foi criado em 2003 numa grande instituição de investigação dos Estados 
Unidos da América – o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley. 
Os cientistas Americanos dominaram muita da investigação inicial 
nesta área mas existem na Europa , atualmente, grupos de 
investigação ativos.


O progresso tem sido rápido. A meta mais recente foi atingida no início 
de 2010 quando investigadores do grupo do investigador americano 
Craig Venter descreveu a transferência de um genoma sintético (um 
conjunto novo de informação genética) para uma célula receptora. 
Apesar de considerada como a primeira tentativa, com sucesso, de criar 
vida, isto não foi estritamente o caso. O DNA, contendo a informação 
genética, usado por Venter e colaboradores, derivava de facto de 
material não vivo mas a célula no qual foi introduzido era, de facto, a 
membrana de uma bactéria chamada Mycoplasma mycoides, da qual o 
conteúdo celular tinha sido removido. O que os investigadores fi zeram 
foi o equivalente a colocar um novo motor num carro em vez de construir 
um carro completamente novo do zero. Dito isto, este trabalho constitui 

uma importante demonstração da exequibilidade da biologia sintética.

Porquê fazer biologia sintética?

Para alguns cientistas, esta tecnologia é, por si só, uma fi nalidade: uma 
nova maneira de estudar os seres vivos e descobrir como eles funcionam. 
Dado que os sistemas sintéticos podem ser muito mais simples do que os 
seus congéneres naturais, eles permitem que os investigadores realizem 
experiências que, de outro modo, seriam difíceis de realizar e talvez 
impossíveis de interpretar.
Para uma comunidade mais alargada, a importância da biologia sintética 
reside no seu potencial social e comercial. Estima-se que o mercado 
global da biologia sintética atinja 2,4 biliões de $US em 2013, com 
aplicações que vão desde a medicina à agricultura.
Como possíveis aplicações da biologia sintética contam-se:
● Energia

Microrganismos desenhados especificamente para produzir 
hidrogênio e outros combustíveis ou capazes de fazer fotossíntese 
artificial

● Medicina

A produção de medicamentos, vacinas e agentes de diagnóstico e a 
produção de novos tecidos


O que se espera da Biologia Sintética?

Uma avaliação recente da percepção pública sobre a Biologia Sintética, 
levada a cabo pela Academia Real de Engenharia do Reino Unido, 
revelou uma fraca sensibilização para este assunto. Porém, quando 
informado sobre a biologia sintética, o público mostrou grande interesse 
pela perspectiva de vir a ser possível desenhar micro-organismos a 
utilizar para produzir bio-combustíveis e fármacos. Dito isto, 
manifestaram também preocupação, por exemplo, sobre o lançamento 
deliberado na natureza de organismos artifi ciais com vista a combater 
a poluição ambiental.
Mas, ao mesmo tempo que requerem uma regulamentação da 
biologia sintética por parte do governo, alertam também para que uma 

regulamentação imposta possa impedir o seu desenvolvimento.

Conclusão:

Não há razões teóricas que impeçam os organismos vivos de poderem evoluir para a imortalidade. Atenção, não confundir esta imortalidade biológica com a invulnerabilidade a outros tipos de imortalidade: estes imortais podem morrer em acidentes, guerras ou com doenças infecciosas, tais como os deuses gregos Esculápio e Pã.

Há um exemplo fascinante de imortalidade num ser vivo multicelular. É o caso da pequena medusa Turritopsis dohrnii, descoberta no Mediterrâneo e presente também no litoral do Japão, que na forma adulta e sob acção de stresses ambientais, pode inverter o processo de envelhecimento e retornar à forma de pólipo, evitando assim a morte. Apesar do seu ciclo de vida imortal, a Turriptosis pode desaparecer na boca dum peixe ou sucumbir com uma doença. A vida surpreende sempre!

Reino Monera

O reino monera é composto pelas bactérias e cianobactérias (algas azuis). Elas podem viver em diversos locais, como na água, ar, solo, dentro de animais e plantas, ou ainda, como parasitas.

As bactérias: A maioria de seus representantes são heterótrofos (não conseguem produzir seu próprio alimento), mas existem também algumas bactérias autótrofas (produzem sem alimento, via fotossíntese). Existem bactérias aeróbias, ou seja, que precisam de oxigênio para viver, as anaeróbias obrigatórias, que não conseguem viver em presença do oxigênio, e as anaeróbias facultativas, que podem viver tanto em ambientes oxigenados ou não. As formas físicas das bactérias podem ser de quatro tipos: cocos, bacilos, vibriões, e espirilos. Os cocos, podem se agrupar, e formarem colônias. Grupos de dois cocos formam um diplococo, enfileirados formam um estreptococos, e em cachos, formam um estafilococo. Por serem os seres vivos mais primitivos da Terra, eles também são os que estão em maior número. Por exemplo, em um grama de solo fértil pode haver 2,5 bilhões de bactérias, 400 mil fungos, 50 mil algas e 30 mil protozoários.

Estrutura celular: As bactérias não tem núcleo organizado, elas são procariontes, ou seja, o DNA fica espalhado no citoplasma, não possuem um núcleo verdadeiro . Por isso, o filamento de material genético é fechado (plasmídeo), sem pontas, para que nenhuma enzima comece a digerir o DNA. Possuem uma parede celular bastante rígida. Para se locomoverem, as bactérias contam com os flagelos, que são pequenos cílios que ficam se mexendo, fazendo a bactéria se mover (igual ao espermatozóide humano, só que muito mais simples). Também podem possuir Fímbrias, que são microfibrilhas protéicas que se estendem da parede celular. Servem para "ancorar" a bactéria. Existem também as fímbrias sexuais, que servem para troca de material genético durante a reprodução e também auxiliam as bactérias patogênicas (parasitas) a se fixarem no hospedeiro. A Cápsula, camada que envolve externamente a bactéria, formada por polissacarídeos, serve para a alimentação (fagocitose), proteção contra desidratação, e também para que o sistema imunológico hospedeiro (no caso das parasitas) não a reconheça. Reprodução A reprodução das bactérias ocorre de forma assexuada, feita por bipartição (divisão binária, ou cissiparidade), onde a célula bacteriana cresce, têm seu material genético duplicado, e então, a célula se divide, dando origem a outra bactéria, geneticamente igual à outra. A variabilidade genética das bactérias é feita de três formas: conjugação, que consiste em uma bactéria transferir material genético para outra, e vice-versa, através das fímbrias; transdução: é a troca de genes feita através de um vírus, que invade uma célula, incorpora seu material genético, e o transmite para outras células; transformação: as bactérias podem incorporar ao seu DNA fragmentos de materiais genéticos dispersos no ambiente. As bactérias também podem originar esporos, em condições ambientes desfavoráveis à reprodução (altas ou baixas temperaturas, presença de substâncias tóxicas, etc). Eles são pequenas células bacterianas, com uma parede celular espessa, pouca água e um material genético. Elas são capazes de ficarem milhares de anos nestes ambientes, esperando por uma condição do ambiente melhor.

A importância das bactérias: As bactérias também têm sua importância no meio ambiente, assim como qualquer ser vivo. - Decomposição: atuam na reciclagem da matéria, devolvendo ao ambiente moléculas e elementos químicos reutilizáveis por outros seres vivos. - Fermentação: algumas bactérias são utilizadas nas indústrias para produzir iogurte, queijo, etc (derivados do leite) - Indústria farmacêutica: na fabricação de antibióticos e vitaminas - Indústria química: na produção de alcoois, como metanol, etanol, etc; - Genética: com a alteração de seu DNA, pode-se fazer produtos de interesse dos seres humanos, como insulina - Fixação do Nitrogênio: retiram o nitrogênio do ar e o fixa no solo, servindo de alimentação para as plantas.

Reino Animal - Poríferos

Reino Animal – Poríferos

O filo Porífero é constituído por animais pluricelulares que apresentam poros na parede do corpo. São conhecidas cerca de 5 mil espécies de poríferos, todos aquáticos. Eles são predominantemente marinhos (minoria em água doce), sendo encontrados desde o nível das praias até uma profundidade de 6 mil metros.

Os poríferos são animais sésseis, fixando-se sobre rochas, conchas, etc. Apresentam formas variadas, sendo assimétricos ou de simetria radial. As maiores esponjas medem 2 metros, mas há espécies minúsculas de l mm.

Embora pluricelulares, os poríferos têm uma estrutura corporal diferente dos demais metazoários. As suas células possuem um certo grau de independência e não se organizam em tecidos.

A parede do corpo é constituída por 2 camadas celulares. A camada externa é formada por células achatadas (pinócitos). Entre os pinócitos, há células maiores e alongadas que se estendem desde a parede externa até a parede interna. São os porócitos, células que possuem um canal em seu interior, que permite a entrada de água do exterior para a espongiocela, através da abertura chamada óstio.

A camada interna é formada por células flageladas providas de um colarinho, formação membranosa que envolve o flagelo. Essas células, chamadas coanócitos, revestem a esponjiocela ; o batimento de seus flagelos faz com que a água existente em seu interior da cavidade saia pelo ósculo.

Entre as camadas internas e externas há uma mesênquima gelatinosa, nas quais se encontram células e espículas. As células são dotadas de movimentos ameboides e por isso são denominadas amebócitos. As espículas são elementos esqueléticos que sustentam a parede do corpo e mantêm a esponja ereta.

Reconhecem-se três tipos estruturas de esponjas : ascon, sicon e lêucon, que diferem entre si pela complexidade da parede do corpo.

O tipo ascon é o mias simples. A parede é fina e possui poros inalantes que se abrem diretamente na espongiocela. Esta é revestida por coanócitos. As esponjas do gênero Leucosoleina pertecem aos ascons.

Nas esponjas do tipo sicon, a parede do corpo é formada por projeções em forma de dedos. Identificam-se dois tipos de canais: os inalantes e os radiais. A água penetra pelas camadas radiais, indo para a espongiocela. Os canais radiais são revestidos internamente por coanócitos.

No tipo leucon, a parede do corpo é mais espessa e percorrida por um complicado sistema de canais. Há canais inalantes e exalantes e, entre eles, câmaras revestidas por coanócitos.

A água penetra pelos canais inalantes, passa por câmaras vibráteis e vai à espongiocela pelos canais exalantes. As esponjas adultas não se locomovem. Os poros podem se abrir ou fechar.

A respiração é aeróbia. O Oxigênio penetra na esponja dissolvido na água. Cada célula efetua com o meio trocas gasosas. O gás carbônico produzido sai para o exterior também dissolvido na água.

As esponjas não possuem sistema nervoso e células sensoriais. Apesar disso, a maioria é capaz de contrair-se quando submetida a estímulos fortes. Nesse caso, os estímulos são transmitidos de célula para célula.

A reprodução das esponjas pode ser assexuada e sexuada. No caso da assexuada, reconhecem-se três proceso:

Regeneração: os poríferos possuem grande poder de regenerar partes perdidas do corpo. Qualquer parte cortada de uma esponja tem a capacidade de se tornar uma nova esponja completa.

Brotamento: consiste na formação de um broto a partir da esponja-mãe. Os brotos podem se separar, constituindo novos animais.

Gemulação: é um processo realizado pelas espécies de água doce e alguns marinhos. Consiste na produção de gêmulos, um grupo de ameboides que são envolvidos por uma membrana grossa e resistente.

Quando a reprodução é sexuada, observa-se que a maioria das esponjas é hermafrodita, embora existam espécies com sexo separado, não há gônadas para a formação de gametas, sendo estes originados pelos asqueócitos. A fecundação (interna) e as primeiras fases do desenvolvimento embrionário ocorrem no interior do organismo materno. Nas esponjas do tipo sicon, do ovo origina-se uma larva denominada anifiblástula, que sai pelo ósculo e fixa-se ao substrato, originando uma nova esponja.

As três principais classes de esponjas são: Calcárias, hexactinélidas e desmospôngias.

Calcárias: possuem espículas de carbonato de cálcio. Nessa classe encontram-se esponjas dos tipos oscon, sicon e leucon. São esponjas pequenas e vivem em águas rasas.

Hexactinálidas: possuem espículas silicosas. Na maioria das vezes essas espículas formam uma rede que se assemelha a vidro quando seca, por isso são conhecidas como esponjas-de-vidro.

Desmospôngias: possuem espículas silicosas, fibras de espongina ou ambas. A esta classe pertence a maioria das esponjas. São todas do tipo leucon e apresentam formatos irregulares. Vivem em águas rasas e profundas, e entre elas estão as esponjas de banho.

Celenterados

Animais com a hidra, as águas-vivas e os corais pertencem ao filo celenterata. São animais de estrutura bastante simples. Sua organização é de nível tecidual, ou seja, suas células agrupam-se em tecidos especializados para realizar as diferentes funções, sem, contudo, haverem órgão complexos.

Apesar de sua simplicidade, os celenterados são um grupo bem-sucedido. Existe em grande número em ambientes marinhos, preferencialmente em águas tropicais de pouca profundidade. Poucas espécies são de águas doces e não há entre os celenterados representante terrestre.

Os celenterados são animais diploblasticos. A parede de seu corpo é formada por duas camadas celulares: a epiderme, externa, e a gastroderme, interna. Entre as duas camadas celulare, há uma massa gelatinosa denominada mesogléia.

Os celenterados possuem simetria: as partes do corpo distribuiem-se em rados ao redor de um eixo simples.

Algumas formas de celenterados vivem livremente, enquanto outras formam colônias. É comum entre esses animais o poliformismo, ou seja, a presença de duas ou mais formas diferentes na mesma espécie. O poliformismo pode ser evidênciado em colônias onde coexistem diferentes formas de uma mesma espécie ou, em indivíduos que durante o seu ciclo de vida passam por uma sucessão de formas corporais diferentes.

Basicamente, distinguem-se duas formas corpóreas entre s celenterados: o pólipo ou hidrante e a medusa.

Os pólipos têm o aspecto de um cilindro de base fechada, por onde se fixam a um substrato. Na parte superior, localiza-se a boca, que é ladeada por tentáculos.

As medusas têm o aspecto de um guarda-chuva aberto, onde a boca se representa voltada para baixo e também rodeada por tentáculos. Seu corpo é gelatinoso e nadam livremente.

A hidra é um pequeno pólipo encontrado em águas doces de lagos e rios, onde se fixam na superfície de rochas ou de vegetais aquáticos.

A parede do corpo de uma hidra, obedecendo a características presentes em todos os celenterados, apresenta-se constituída por duas camadas celulares. A camada externa é a epiderme e a interna é a gastroderme, sendo que entre ambas há uma mesogleia delgada.

Em águas pouco profundas, logo abaixo do nível das marés, encontram-se animais com aparência de musgos, pertencentes ao gênero obelia.

A obelia é uma colônia de pólipos, ou seja, um conjunto de indivíduos agrupados com prepartição de trabalho. Além disso, possuem uma fase intermediária de vida na forma de medusa.

Há três classes de celenterados: hidrozoários, cifozoários e antozoários:

Hidrozoários: são pólipos bem desenvolvidos com fase de medusa pequena ou ausente. Em algumas espécies há reprodução por metag^nesse. A esta classe pertencem a hidra, a obelia e a physadia.

Cifozoários: predominam as grandes medusas, chamadas cifomedusas. Os pólipos, chamados cifístomas, são de pequeno tamanho e de vida curta. Os cifozoários são exclusivamente marinhos. Como representante desta classe, temos a Aurelia SP ou água-viva.

Antozoários: São exclusivamnete pólipos e não fazem metagênese. São todos marinhos, como os corais e anêmonas-do-mar ou actínias.

Evolução dos seres vivos

Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829), cientista francês, acreditava que os seres vivos tinham de se transformar para melhor se adaptarem ao ambiente. Assim, ele explicava que as girafas, no passado, tinham pescoço curto e, a medida que escasseava o alimento mais rasteiro, eram forçadas a esticar o pescoço para comer as folhas do alto das árvores. Com isso, o pescoço foi se desenvolvendo pelo uso frequente e a característica adquirida (pescoço cada vez mais longo) foi se transmitindo aos descendentes, de geração em geração. Depois de séculos, as girafas tinham, então, o longo pescoço que observamos nas girafas atuais.

          Essa hipótese, para explicar como se desenvolveu o longo pescoço das girafas, não é aceita pela ciência. Você verá a seguir por que ela é considerada incorreta.

          Os últimos dinossauros desapareceram há cerca de 65 milhões de anos e os primeiros seres da nossa espécie só surgiram no planeta há aproximadamente 200 mil anos. Nenhum ser humano, portanto, jamais conviveu com os dinossauros.

         Os dinossauros dominaram a Terra durante aproximadamente 140 milhões de anos. Tinham formas e tamanhos diferentes. Alguns viviam em manadas. Uns eram herbívoros, outros carnívoros.

         O Tiranossauro rex, era um temido predador. Com seus quinze metros de comprimento e dentes serrados de até dezoito centímetros, pertencia ao grupo dos Terópodes. Os Terópodes eram carnívoros e andavam sobre as duas patas posteriores. Suas patas anteriores (braços) eram curtas e a cabeça grande suportava longas mandíbulas.

O que é evolução ?

        O processo de transformação pelo qual passam os seres vivos, incluindo a origem de novas espécies e a extinção de outras através do tempo, chama-se evolução. Esse processo vem acontecendo desde que a vida surgiu na Terra.

        Mas como surgem as diferentes características existentes entre uma espécie e outra de seres vivos? Mesmo entre seres de uma mesma espécie, por que, por exemplo, algumas mariposas são claras e outras escuras?

        As várias características de um ser vivo são determinadas pelo material genético existente em suas células. Esse material genético compreende o conjunto dos genes que esse ser vivo possui. Os genes são formados por substâncias chamadas de ácidos nucléicos. Simplificando, podemos dizer que temos, por exemplo, genes que determinam a cor dos nossos olhos, genes responsáveis pela cor de nossa pele, etc.

           Acontece que os vários genes de um indivíduo podem ter sua estrutura alterada de maneira espontânea ou pela ação, por exemplo, de certas substâncias. Essas alterações que o material genético pode sofrer são chamadas de mutações.

         As mutações permitem, então, o surgimento de características novas, que podem ser favoráveis ou não para a adaptação de um organismo no ambiente em que vive. Por meio da seleção natural, o ambiente modela uma determinada espécie, preservando os organismos que possuem características favoráveis para viver nele e permitindo que essas características sejam transmitidas a seus descendentes.

A teoria de Darwin

         Charles Darwin (1809-1882), naturalista inglês, desenvolveu uma teoria evolutiva que é a base da moderna teoria sintética: a teoria da seleção natural. Segundo Darwin, os organismos mais bem adaptados ao meio têm maiores chances de sobrevivência do que os menos adaptados, deixando um número maior de descendentes. Os organismos mais bem adaptados são, portanto, selecionados para aquele ambiente.

Os princípios básicos das idéias de Darwin podem ser resumidos no seguinte modo: Os indivíduos de uma mesma espécie apresentam variações em todos os caracteres, não sendo, portanto, iguais entre si. Todo organismo tem grande capacidade de reprodução, produzindo muitos descendentes. Entretanto, apenas alguns dos descendentes chegam à idade adulta. O número de indivíduos de uma espécie é mantido mais ou menos constante ao longo das gerações. Assim, há grande "luta" pela vida entre os descendentes, pois apesar de nascerem muitos indivíduos poucos atingem a maturalidade, o que mantém constante o número de indivíduos na espécie.

• Na "luta" pela vida, organismos com variações favoráveis ás condições do ambiente onde vivem têm maiores chances de sobreviver, quando comparados aos organismos com variações menos favoráveis.
• Os organismos com essas variações vantajosas têm maiores chances de deixar descendentes. Como há transmissão de caracteres de pais para filhos, estes apresentam essas variações vantajosas.
   
• Assim, ao longo das gerações, a atuação da seleção natural sobre os indivíduos mantém ou melhora o grau de adaptação destes ao meio.

Os fosseis 

Hoje podemos conhecer paisagens e seres vivos da Terra primitiva reconstituídos em histórias fantásticas de filmes e revistas. Mas, cientificamente, como podemos saber se esses seres existiram mesmo? Quais eram as suas formas e os seus tamanhos?

A descoberta de ossos, dentes ou esqueletos inteiros de animais extintos, enterrados no solo ou incrustados em rochas, é que tornou possível esse conhecimento.

A esse tipo de restos ou simples vestígios (exemplo: pegadas) de seres vivos chamamos fóssil. Estudando os fósseis, podemos descobrir como eram esses seres e como viviam.

Raramente são encontrados fósseis de animais ou plantas inteiros. Em geral, só partes duras, como ossos, conchas e carapaças, ficam incrustadas na rocha. Algumas vezes, os poros dos ossos são preenchidos por minerais como a calcita, por exemplo, mantendo-se assim a forma original. Em outros casos, ocorre a substituição completa do material original por minerais como a sílica.

Há também outro tipo de fossilização muito importante, que é a preservação dos próprios animais e de plantas em âmbar. Esses organismos foram englobados pela resina de um certo tipo de planta há milhões de anos. Claro que só animais menores foram fossilizados dessa forma, pois não conseguiram escapar das gotas de resina. Mesmo pequenos vertebrados, no entanto, já foram encontrados dentro das pedras amarelas e translúcidas de âmbar.

Estudando os fósseis e comparando-os com os seres atuais, os cientistas descobriram que os animais e os vegetais foram se modificando através dos tempos. Enquanto alguns tipos se extinguiram, outros sofreram transformações, dando origem aos que conhecemos atualmente.

O estudo dos fósseis auxilia a compreensão das modificações sofridas pelas espécies de seres vivos através dos séculos.

Reprodução sexuada e a variabilidade genética 

Não só as mutações proporcionam variabilidade genética. A reprodução sexual também propicia uma grande mistura genética. Um indivíduo (macho ou fêmea) tem capacidade de produzir muitos tipos diferentes de gametas. Cada gameta irá unir-se/misturar seu material genético a outro, que terá outra combinação genética, e assim por diante.

Pense numa cadela, por exemplo, que tenha várias ninhadas, cada uma de um pai, um macho diferente. Resultado: poderão nascer filhotes muito diferentes uns dos outros, quanto ao tamanho, cor, tipo de pêlos, etc.

Conclusão:

• Os seres vivos se transformam ao longo dos séculos. As mutações e a reprodução sexuada, por exemplo, podem alterar as suas características; estas podem ser transmitidas de geração a geração.
• O ambiente seleciona os seres que nele vivem. Indivíduos de uma determinada espécie, que possuam características favoráveis, tendem a sobreviver e deixar descendentes férteis, enquanto outros que não tem essas características tendem a ser eliminados, pois terão menores chances.