Como os OGM podem ajudar a resolver as mudanças climáticas

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Atualizado em: 14 Dec 2020

Podemos alterar o DNA de um organismo sem a reprodução seletiva?

Sim!

Avanços rápidos em nossa compreensão de DNA permitiram aos cientistas transferir genes diretamente entre diferentes espécies, e até mesmo editar o próprio genoma !

Organismos produzidos dessa forma são frequentemente chamados de organismos geneticamente modificados, ou OGM . No entanto, esse nome é um pouco enganoso. Como aprendemos no capítulo anterior, os humanos têm modificado geneticamente plantações e animais de criação por milhares de anos . Portanto, usaremos um termo mais preciso para descrever a modificação direta do DNA de um organismo: engenharia genética(EG).

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Engenharia genética

Organismos editados geneticamente (OEGs) recebem muita publicidade negativa, mas, na verdade, eles são importantes não apenas para a agricultura sustentável, mas também para a produção de medicamentos e para o tratamento de doenças genéticas .

Neste capítulo, veremos como os OEGs podem ser úteis na agricultura e consideraremos quais são os riscos.

Como os cientistas produzem OEGs?

Os primeiros OEGs foram produzidos pela transferência de genes de um organismo para outro . Como isso funciona?

  1. O gene que controla uma característica desejada em um organismo particular, por exemplo, a resistência à doenças, é identificado
  2. Esse gene é copiado
  3. O gene é inserido no genoma de outro organismo
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Transferência de DNA entre organismos

Ao copiar e colar genes de uma planta para outra, os cientistas criaram safras que são mais produtivas, mais nutritivas e, em muitos casos, melhores para o meio ambiente do que as plantações convencionais.

Vejamos alguns exemplos:

  • A resistência a pragas e doenças diminui a necessidade de pesticidas
  • O aumento da resiliência contra o calor, a seca e os solos salinos melhora a produtividade em climas que são hostis ao crescimento da plantação
  • A introdução de genes para a produção de nutrientes essenciais em alimentos básicos pode reduzir a desnutrição e melhorar a saúde humana
  • Genes que aumentam a vida útil reduzem o desperdício de alimentos

O aumento da produtividade não só melhora a segurança alimentar, como também a renda dos agricultores . Claramente, a modificação genética traz muitos benefícios. Então, por que muitas pessoas ainda se opõem a isso?

Quais são os riscos da engenharia genética?

Embora os OEGs forneçam muitos benefícios ambientais, também devemos considerar seus riscos potenciais. Plantações e rebanhos com resistência a insetos e doenças podem estimular a evolução de pragas em torno dessas defesas, tornando-as mais difíceis de controlar .

Se o gene inserido tornar o OEG melhor adaptado ao seu ambiente, ele poderia competir com as populações selvagens por alimento e espaço, reduzindo a biodiversidade . Alternativamente, o OEG poderia cruzar com parentes selvagens, introduzindo os genes transferidos em populações selvagens .

A produção de OEGs que não transmitam o DNA modificado adiante é útil para prevenir a fuga do gene . No entanto, ela também evita que os agricultores replantem as sementes colhidas em suas lavouras para colher no ano seguinte. Isso os torna dependentes de fornecedores comerciais de sementes, dando a essas empresas muito controle sobre o acesso do agricultor às tecnologias de EG . Discutiremos o porquê de isso ser um problema no capítulo "Problemas em Aberto".

Image of As pessoas têm opiniões diferentes sobre OEGs

As pessoas têm opiniões diferentes sobre OEGs

Talvez a maior preocupação pública com os OEGs seja o risco potencial da EG nos alimentos para a saúde humana . Isso é justificado?

Quando os genes são transferidos de um organismo para outro usando técnicas convencionais de EG, eles podem ser inseridos em qualquer parte do genoma . Isso pode ter efeitos colaterais negativos, como a produção de toxinas e a ruptura acidental de outros genes . Genes transferidos também podem desencadear reações em pessoas alérgicas ao organismo do qual o gene foi copiado .

Portanto, embora cientistas concordem amplamente que alimentos GM são tão seguros quanto alimentos não-GM , é importante que os OEGs sejam rigorosamente testados antes de serem vendidos .

Muitas dessas preocupações estão relacionadas à transferência de genes entre diferentes organismos. E se pudéssemos introduzir os traços desejados editando o DNA diretamente?

O que é edição de genoma?

Enquanto os métodos tradicionais de engenharia genética envolvem a transferência de DNA de um organismo para outro, descobertas recentes em biologia molecular tornaram possível editar diretamente o genoma de um organismo .

A ferramenta mais eficiente para edição de genoma que temos hoje é o sistema CRISPR-Cas, frequentemente chamado apenas de CRISPR .

CRISPR é um sistema natural usado por bactérias para a defesa contra vírus . Como isso funciona?

O nome CRISPR na verdade se refere a uma sequência curta de DNA. Na natureza, a sequência CRISPR corresponde ao DNA de um vírus que previamente infectou a célula . Se o vírus tentar re-invadir, essas sequências podem ser usadas pelas proteínas CRISPR associadas (Cas), que agem como cães farejadores para encontrarem o DNA correspondente. Quando as proteínas Cas encontram os vírus, elas fazem um corte no DNA do vírus e desativam o intruso .

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CRISPR em bactérias

Então, como isso é aplicado na edição de genoma?

Usando esses princípios, as proteínas Cas podem ser treinadas para localizar e cortar qualquer gene no genoma de um organismo, desde que conheçamos sua sequência de DNA . Com a ajuda dos próprios sistemas de reparo da célula (que corrigem quaisquer erros ou quebras no DNA da célula), novos genes podem ser inseridos onde o DNA é cortado.

Image of Edição do gene através de CRISPR/Cas

Edição do gene através de CRISPR/Cas

Mas o CRISPR não é usado apenas para transferir genes de um organismo para outro. Ele também pode ser usado para editar diretamente o genoma.

Se nenhum novo gene for introduzido, a célula ainda reparará o DNA cortado. No entanto, esses mecanismos de reparo nem sempre são precisos e podem interromper o gene pela adição ou exclusão de parte de seu DNA . Isso pode parecer ruim, mas pode ser muito útil se o gene interrompido der ao organismo uma característica benéfica, como resistência a doenças .

Além disso, ao introduzir essas novas versões de genes em genomas de plantas, o CRISPR pode aumentar a diversidade genética de uma espécie . Isso, por sua vez, fornece mais variedade genética para os reprodutores seletivos tradicionais trabalharem .

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Produtos alternativos do CRISPR

Desde sua descoberta, houve uma explosão na pesquisa para desenvolver novas maneiras de usar a tecnologia CRISPR . Por exemplo, ao modificar a proteína Cas, os cientistas agora são capazes de editar com precisão cada uma das letras individuais na sequência de um gene !

O CRISPR é muito mais preciso e barato do que os métodos tradicionais de engenharia genética . Na verdade, o CRISPR pode ser usado para produzir organismos editados pelo genoma que não possuem nenhum DNA "estrangeiro". Isso significa que os genes editados não são tecnicamente diferentes daqueles produzidos por meio de mudanças aleatórias, que ocorrem naturalmente no DNA de um organismo ao longo do tempo !

Conclusões

Os agricultores têm modificado geneticamente as safras há milhares de anos, e a engenharia genética apenas permite que essas mudanças ocorram de forma mais rápida e precisa . As safras GM têm o potencial de tornar a agricultura mais sustentável, ao mesmo tempo em que melhoram a renda dos agricultores e o conteúdo nutricional dos alimentos .

No entanto, muitas pessoas ainda se sentem desconfortáveis com a ideia de alimentos GM . Isso se deve, em grande parte, à falta de comunicação clara entre os cientistas e o público em geral .

Avanços na edição do genoma tornaram a engenharia genética mais segura e precisa do que nunca e, agora, é possível fazer a engenharia genética de produtos sem nenhum DNA "estrangeiro" . Por essa razão, muitos argumentam que as “regulamentações alimentares”, ou seja, as regras que ditam se um produto pode ser vendido como alimento, devem ser baseadas na segurança do próprio alimento e não no processo pelo qual foi produzido . Na verdade, esse já é o caso nos EUA e no Canadá .

Mesmo assim, a avaliação dos potenciais riscos ao ambiente e à saúde de todos os novos produtos ainda será essencial, bem como o uso de regulamentações para garantir que essas ferramentas sejam utilizadas apenas para fins éticos .

Educando as pessoas sobre os benefícios das tecnologias de OEG e abordando claramente suas preocupações, os alimentos desenvolvidos pela EG podem se tornar mais amplamente aceitos .

Até agora, vimos os problemas das lavouras agrícolas e como a engenharia genética, a agroecologia e a agricultura de precisão podem ser usadas para resolvê-los. Mas e quanto à criação de animais? Veremos isso no próximo capítulo.

Próximo capítulo