Olhar para dentro do corpo

A combinação de abordagens moleculares e de imagem permitiu ver pela primeira vez in vivo a interacção de linfócitos T com células tumorais. Os linfócitos T foram marcados com fluorescência verde e foram expostos, após remoção do rato, a um antigénio das células tumorais do rato marcadas com fluorescência azul. Após a reintrodução dos linfócitos T no organismo, a equipa de Weninger conseguiu ver e filmar, por microscopia de fluorescência "two-photon", a migração dos linfócitos e a interacção destes com as células tumorais. Da interacção resultou a apoptose da célula tumoral.

"Reverse engeneering"

Ao pesquisar as diferenças entre as leveduras Saccharomyces cerevisiae e Schizosaccharomyces pombe dei com um artigo (Forsburg, 1999 TIG 9:340-344) que começa com a comparação entre a abordagem da engenharia e a da biologia:

At the Massachusetts Institute of Technology (MIT), there is a famous undergraduate engineering course in which the students are given identical boxes of parts and told to design and build a robot to carry out a single assigned task. Naturally, each student uses the same pieces to devise distinctly different robots. There is more than one way to solve the problem, although the solutions differ in their elegance or efficiency. Biological research is the reverse: taking apart the pieces to see how the design really works. Not surprisingly, the pieces are often closely related, even when the final product looks quite different. Just as in the robots, the same task in living cells can be fulfilled by using similar parts in dissimilar ways.

Este é o fundamento para o uso de organismos modelo na investigação de problemas biológicos. Em organismos tão diferentes como o ser humano e as leveduras as parecenças podem ser enormes; é uma questão de "descer" à escala celular e molecular.

(foto: Peter Hollenhorst and Catherine Fox)

Ciclo celular

Novamente do site da Fundação Nobel, um jogo didático para ajudar a compreender o ciclo celular e a sua regulação.

Humanização de leveduras

Um dos problemas da produção heteróloga de proteínas, por exemplo a produção de proteínas humanas com potencial terapêutico em microrganismos como bactéria ou levedura, é a diferente modificação pós-tradução, normalmente por glicosilação, que ocorre de modo diferente de organismo para organismo. O padrão de glicosilação de proteínas ainda não está completamente esclarecido, no entanto sabe-se que condiciona a actividade biológica da proteína, podendo masmo ser determinante. Assim, a grande vantagem da produção heteróloga de proteínas humanas em microrganismos (ausência de transmissão de agentes infecciosos, rendimento e economia) pode ser completamente anulada pela ausência de actividade do produto final devido ao padrão de glicosilação ser diferente ou mesmo ausente. Este é o resultado do uso de bactéria como sistema de expressão, pois na ausência de organelos não há as modificações pós-tradução que ocorrem tipicamente no retículo endoplasmático e no aparelho de Golgi.

Um dos microrganismos mais usados na expressão de proteínas de mamífero é a levedura Pichia pastoris devido ao facto de ser metanoltrófica, sendo os genes associados a este metabolismo serem conhecidos e a sua expressão ser regulada pela presença de metanol no meio de cultura. Deste modo, clonando um gene com um promotor para a enzima álcool oxidase (do primeiro passo do catabolismo do metanol), pode-se induzir fortemente a produção da respectiva proteína apenas por transferência das células da cultura para um meio contendo metanol como única fonte de carbono e energia. No entanto, não há só vantagens: o padrão de glicosilação das proteínas de secreção em P. pastoris não é igual ao de células humanas.

Só que as leveduras são excelentes modelos científicos, em particular na manipulação genética em que a introdução de genes de outros organismos é facílima (mais a Saccharomyces cerevisiae, sendo que o superlativo só é justificável em termos relativos por camparação com outros organismos, ou seja, não deixa de ser difícil). Foi assim que Hamilton e colaboradores inactivaram os genes responsáveis pela glicosilação de P. pastoris e introduziram 14 genes heterólogos que permitem recriar os passos da glicosilação humana nesta levedura. Para demonstrar o sucesso, produziram eritropoietina funcional, a hormona glicoproteica responsável pela indução da produção de eritrócitos na medula óssea.

Foto: Peter Hollenhorst e Catherine Fox

Nanotecnologia com organismos vivos

A primeira nanomáquina com organismos vivos e partes inorgânicas. Com um rotor revestido com estreptavidina ao qual se associam bactérias da espécie móvel Mycoplasma mobile com proteínas de superfície biotiniladas, foi possível fazer funcionar o rotor (ver vídeo aqui) através duma calha circular produzida por fotolitografia num suporte e revestida com proteínas contendo ácido siálico para restringir o movimento bacteriano (ver aqui também).

O trabalho foi publicado recentemente e poderá marcar o início da utilização de seres vivos como parte integrante de nanomáquinas, como por exemplo microrobots. Bem, apenas a esta escala, pois a utilização de seres vivos em máquinas de escalas maiores é quase tão antiga como a própria civilização.

Foto: Yuichi Hiratsuka, U. of Tokyo/PNAS

Science & art por Nuno Micaelo

Nas Jornadas de Biologia Aplicada o Nuno já nos havia brindado com os modelos moleculares da cutinase, representando a proteína com moléculas de água de hidratação em ambientes químicos diversos com previsões exactas da sua actividade catalítica. Outro lado da sua actividade é a arte. As representações gráficas de estruturas moleculares são deslumbrantes.

"Baby boom" dos pandas

Parece que o projecto de reprodução em cativeiro do panda gigante está a ser um sucesso. Pode ser assim recuperada uma espécie simbólica com um destino de extinção já anunciado. Faltará depois cuidar do habitat pois, apesar de ser importante manter animais em cativeiro numa perspectiva de educação ambiental e também de investigação, não servirá para nada recuperar espécies sem o seu habitat para ser possível manter populações selvagens. Ora o habitat do panda gigante também está ameaçado e a sua recuperação é difícil. A sua alimentação é à base de bambu que tem um ciclo de vida fora do comum: a floração ocorre simultaneamente em todos os indivíduos e a intervalos de tempo que podem ir dos 20 aos 100 anos, sucedendo-se, depois, a morte. Esta vulnerabilidade do habitat é assustadora, restando a esperança do empenho das autoridades chinesas na manutenção de parques naturais para contrariar a desflorestação galopante num país com crescimento económico vertiginoso.

Outro problema é o da consanguinidade. O cruzamento genético entre um reduzido número de indivíduos pode levar a um elevado grau de homozigotia. A ecologia molecular estuda a diversidade genética em casos como este, usando ferramentas de biologia molecular. Há dados que apontam para uma diminuição da diversidade genética (ver aqui e aqui). Apesar de tudo este pode vir a ser um caso de sucesso e servir de exemplo para outras situações como o lince ibérico.

Retrato de família

Ainda não sabemos se deveremos incluir os Neandertais na nossa família; um debate que, como noticia o Público, tem 150 anos. Agora a discussão regressa em força com a publicação da sequenciação e análise de DNA genómico Neandertal. Na Seed vem também uma referência ao assunto, incluindo resultados da análise de sequências genómicas nucleares, em particular de um gene envolvido na regulação do tamanho do cérebro. Nesta análise, o grupo de Bruce Lahn da Universidade de Chicago encontrou uma variante do gene cuja distribuição geográfica predominante (Europa e Ásia) e o tempo de isolamento em relação a outra variante em populações separadas (1 milhão de anos, o que é consistente com a separação dos Neandertais dos humanos modernos), sugerem que houve cruzamento, ou seja, sexo entre neandertais e humanos modernos.

A par da eliminação de uma espécie por outra semelhante, o confronto entre espécies na história natural também pode envolver sexo. Afinal são todos humanos!

Genoma sequenciado

Desta vez é o do ouriço marinho (Strongylocentrotus purpuratus).
(Foto: Tomasz Sienicki)

A senescência vista do espaço

Todos os Outonos, pelo menos desde que subscrevi o serviço Earth Observatory, a NASA mostra fotografias de regiões dos EUA com maior densidade de árvores caducifólias tiradas no Outono e no Verão. Como se pode ver nas fotografias da NASA, é um espanto!

A questão biológica da caducidade das folhas permanece ainda um mistério. As árvores não são propriamente um bom modelo biológico no que diz respeito à manipulação laboratorial. As hipóteses que se poderão colocar, por exemplo relacionadas com a protecção contra insectos ou contra radiações por parte dos pigmentos que surgem após a degradação da clorofila são, por isso, difíceis de testar. Menos misterioso é o fenómeno celular e molecular da senescência que tem pontos em comum com fenómenos como a morte celular programada (apoptose), especialmente nos danos do DNA (comprimento dos telómeros) que o induzem ou o ataque oxidativo de radicais livres a macromoléculas. Assim, a senescência celular pode ser vista como a paragem na divisão (inibição da progressão do ciclo celular), permitindo que os mecanismos de reparação de DNA, por exemplo, entrem em acção. Se não resolverem o problema, então ocorre apoptose.

"Vale a pena ir seguindo o caso" VI

Do FísicosLX, uma conversa de Richard Dawkins com um pastor norte-americano. O final é previsível...

Post didático

Uma animação de um dos manuais aconselhados (Lodish et al., Molecular Cell Biology, Freeman) representando detalhadamente a transcrição, processamento de mRNAs e tradução. Muito útil para se perceber a dinâmica destes processos dentro da célula.

"Vale a pena ir seguindo o caso" V

Agora é uma notícia de um país muçulmano, a Turquia. Tendo em conta que este é o único país muçulmano em que o estado é laico, será de prever que este é o melhor exemplo de ensino oficial de biologia no mundo islâmico. É também perturbadora a referência à sondagem da Science em que aparecem os EUA e a Turquia com menor aceitação do darwinismo, de um universo de 34 países.

Jornadas de Biologia Aplicada

São as VIII jornadas que os alunos do 4º ano de Biologia Aplicada da Universidade do Minho organizam. Já estão a fazer história com mais um programa ambicioso. Desta vez darei o meu modesto contributo num painel que promete (Sistemas em Biologia: Moleculares e Celulares).

"A Short History of Nearly Everything"

Seria de esperar pelo título uma obra demasiado ambiciosa - do género contar tudo desde o Big Bang até hoje - mas não. Com uma técnica de escrita irrepreensível, bem evidente no fim de cada capítulo, em que adianta um bocadinho do capítulo seguinte para aguçar o apetite e manter a curiosidade sempre viva ao longo da leitura, Bryson descreve as grandes revoluções científicas, com particular destaque para a Física, Geologia e Biologia. Por isto, este livro é uma excelente introdução para os interessados em história da ciência. O que acho que distingue esta obra é a perspectiva com que é contada esta história ao dar ênfase às pessoas (não há praticamente referência a nenhum cientista sem um enquadramento biográfico, muitas vezes com classificações menos abonatórias em termos de qualidades humanas). Também os lados menos visíveis da ciência são aqui referidos sem pudor e que me surpreenderam, como por exemplo as medições que são feitas em astronomia de que resultam, muitas vezes dados pouco robustos (não é só na biologia...). Naturalmente, tal como transparece da obra, não se trata de fraude mas de dificuldades técnicas nas medições ou na raridade de dados como é ilustrado de forma totalmente aberta nos capítulos dedicados à evolução que deu origem ao Homo sapiens.

Para os não entendidos nos assuntos científicos esta obra tem a grande virtude de retratar a ciência e os cientistas sem nenhum tipo de idolatria ou sacralização e sem linguagem técnica avançada. A leitura chega a ser divertida devido ao grande número de hstórias deliciosas como a da opinião de um reputado editor sobre a Origem das Espécies, no Outono de 1859, desaconselhando a publicação com a crítica de que o assunto era demasiado restrito para um público vasto e que Darwin deveria escrever sobre pombos. O livro acabou por ser editado em Novembro e a primeira edição de 1250 cópias esgotou no primeiro dia em que foi posta à venda (nunca esteve sequer fora de edição até hoje!).

O site Nobel

No site oficial da fundação Nobel, instituição tão reputada onde seria de esperar um grafismo sóbrio e conteúdos "sérios" apenas para iluminados, há jogos educativos para o comum dos mortais. Estão divididos pela temática dos prémios. Para os meus alunos aconselho, na Medicina, "Blood Typing", "The Cell and its Organelles", "Control of the Cell Cycle", "DNA - The Double Helix", "The Genetic Code", "The Immune System". Na Química há o "The PCR Method" e "Chirality".

Todo o site é um exemplo excelente de sucesso como fonte de informação, de material didático e até de divertimento. Há lá muito material interessantíssimo: autobiografias de laureados, as "Nobel Lectures" e os comunicados de imprensa. Aconselho para os alunos de Biomédica uma visita ao Prémio Nobel da Química de 1993 partilhado entre Michael Smith e Kary Mullis o inventor do PCR.

Impacto da genómica

Com a sequenciação do genoma da abelha já apareceram os primeiros resultados da aplicação do conhecimento das sequências nucleotídicas. A utilização da bioinformática e proteómica permitiu já confirmar a sequência de 100 neuropéptidos, de um total de 200 neuropéptidos putativos, e identificar 36 genes por análise de homologia com outras espécies. A sociogenómica tem agora uma ferramenta preciosa e a Apis mellifera um modelo científico poderoso.

É uma auto-estrada que se abre. As sequências genómicas podem ser comparadas com outras conhecidas doutras espécies para identificar genes putativos. A identificação de proteínas também passa a ser facilitada. A espectrometria de massa permite analisar péptidos resultantes de proteínas separadas por electroforese bidimensional de amostras representativas de todo o proteoma celular. A identificação só poderá ser possível por integração do valor da massa do péptido analisado com sequências aminoacídicas conhecidas ou obtidas por tradução in silico das sequências genómicas.

Sinal dos tempos

A força do acesso à informação em tempo real e a influência dos blogues já se faz sentir na ciência. Se me perguntassem em que área científica poderia haver uma polémica discussão em blogues eu diria, talvez denunciando algum "biocentrismo", que seria na biologia, devido a temas como a genética, biologia molecular ou evolucionismo. Mas neste caso trata-se da matemática e chegou a dar direito a insultos e tudo. É certo que o problema para o qual fora proposta a resolução (as equações de Navier-Strokes) está por resolver há mais de 150 anos e há um prémio de 1.000.000 de dólares para a sua resolução. Mas enfim, já não se pode anunciar numa publicação electrónica um resultado obtido com um engano nos cálculos sem se evitar uma polémica, mesmo após a devida correcção por parte da autora.

Mais um

O genoma das abelhas (Apis mellifera) acaba de ser sequenciado. A base genómica da organização social destes insectos pode começar a ser estudada.

Post didático

TATA-binding protein de levedura (em tons de azul) associada ao DNA (em tons de rosa). Referências: PDB ID 1ytb; Kim, Y., Geiger, J.H., Hahn, S., Sigler, P.B. Crystal structure of a yeast TBP/TATA-box complex. Nature v365 pp.512-520 , 1993

A TATA-binding protein (TBP) representa um papel central na montagem da maquinaria de transcrição ao permitir a associação com os factores de transcrição e a RNA polimerase. A RNA polimerase fica localizada de modo a possibilitar que a transcrição se inicie no sítio certo. A TATA box existe em virtualmente todos os promotores dos nossos genes e associa-se à sequência de consenso típica das TATA boxes (T-A-T-A-a/t-A-a/t). A composição rica em A e T facilita a dissociação das duas cadeias de DNA, expondo a cadeia que vai servir de molde para a síntese do pré-mRNA. A associação da TBP ao DNA provoca uma curvatura deste de cerca de 90º. Nesta associação são determinantes as interacções iónicas de uma série de lisinas e argininas (com carga positiva a pH fisiológico; representadas a azul escuro na primeira figura), que na estrutura terciária da TBP se dispôem em linha, com os grupos fosfato do esqueleto molecular do DNA (representados a amarelo e vermelho na primeira figura). A especificidade de associação com a sequência da TATA box deve-se à interacção de fenilalaninas e asparaginas (representadas a cheio na segunda figura) com as bases por pontes de hidrogénio.

Post didático

Dna Molecular Biology Visualizations - Wrapping And Replicat

Uma animação didática excelente mostrando o empacotamento do DNA e a replicação. Para os alunos de Engenharia Biológica esta matéria será abordada posteriormente. Para os de Biomédica este assunto está fresquinho.

"Vale a pena ir seguindo o caso" IV

Proveniente de um país profundamente católico esta notícia de arrepiar (via Origem das Espécies e O Escudo).

Eles andam por aí e não têm vergonha do que dizem!

The flying spaghetti monster

Via Pharyngula, provavelmente o blogue científico mais lido em todo o mundo, uma entrevista ao autor do The Selfish Gene, Richard Dawkins, agora numa fase mais "transcendental". No seu livro recentemente publicado (The God Delusion), apresenta-nos uma visão radical sobre o darwinismo e desígnio inteligente. R. Dawkins relaciona o darwinismo ao ateísmo o que para muitos defensores do desígnio inteligente constitui até um ponto a favor da sua causa.

Em tempos conturbados em que a fé religiosa está na base de acções terroristas, pode haver também fé religiosa fundamentalista no confronto com a ciência a que R. Dawkins não hesita em chamar de guerra. O seu radicalismo chega a expressões do género:

...to teach children that it is a fact that there is one god or that God created the world in six days, that is child abuse.

Também na consideração de que a fé religiosa é uma crença científica:

Suppose, hypothetically, that forensic archaeologists, in an unlikely series of events, gained evidence -- perhaps from some discovered DNA -- which showed that Jesus did not really have an earthly father, that he really was born of a virgin. Can you imagine any theologian taking refuge behind Stephen Jay Gould's non-overlapping magisteria and saying, "Nope, DNA evidence is completely irrelevant. Wrong magisterium. Science and religion have nothing to do with each other. They just peacefully coexist." Of course they wouldn't say that. If any such evidence were discovered, the DNA evidence would be trumpeted to the skies.

É claro que há aqui uma dimensão política muito contaminada pelo conflito evolucionismo/criacionismo norte-americano. No entanto, para a questão da experiência pessoal de fé religiosa, Dawkins corta a direito:

As I've said, the brain is highly complicated. And one thing it does is construct remarkable software illusions and hallucinations. Every night of our lives, we dream and our brain concocts visions which are, at least until we wake up, highly convincing. Most of us have had experiences which are verging on hallucination. It shows the power of the brain to knock up illusions. If you're sufficiently susceptible and sufficiently indoctrinated in the folklore of a particular religion, it's not in the least surprising that people would hallucinate visions and still small voices. I wouldn't be at all surprised if it happened to me.

Dawkins já nos habituou a ideias radicais e inovadoras (a selecção natural a actuar em genes e não em indivíduos e os memes) que constituiram revoluções na biologia evolutiva. Confesso que estas novas sobre a religião continuam a ser radicais e que a parte da consciência da fé como experiência pessoal é o expoente deste radicalismo. Vou esperar por ler o livro...

Com direito a entrada no Guiness!

Acabam de ser publicados os genomas mais pequenos conhecidos em seres celulares. Trata-se da Carsonela rudii com 159.662 pares de bases e 182 genes codificadores para proteínas (Nakabachi e colaboradores) e da Buchnera aphidicola com 400.000 pares de bases (Pérez-Brocal e colaboradores). Esta redução dos genomas ao longo do processo evolutivo "sacrificou" genes essenciais à existência independente pois ambos os organismos são bactérias endossimbióticas em insectos. Nakabachi e colaboradores colocam mesmo a possibilidade de C. rudii ter sido descoberta a meio do seu processo de se transformar num organelo, fazendo o paralelismo da semi-autonomia das mitocôndrias e cloroplastos.

A área emergente da biologia sintética está com os olhos postos nestes seres, pois poderão servir de modelo para a criação de entidades biológicas de síntese com interesse biotecnológico. Assim, poderá ser possível criar células com genomas e metabolismos simples desenhados para a produção com grande eficiência de um determinado produto com interesse farmacêutico ou alimentar.

Quem quer ser milionário?

Só para quem sequenciar o genoma de 100 pessoas em 10 dias.

A genómica clínica está mais próxima.

Post didático

Como complemento às aulas, apresento material extra referente a proteínas transportadoras. Hoje temos a ATPase de sódio e potássio (uma ATPase do tipo P) e o canal de sódio.

A ATPase de sódio e potássio é a proteína responsável pelos gradientes de concentração de sódio e de potássio entre os meios extracelular e intracelular em virtualmente todas as células do nosso organismo: o sódio mais concentrado fora (~10x) das células e o sódio mais dentro (~30x). Devido à sua actividade (uma boa parte do ATP celular é "gasto" na actividade desta bomba) e ao balanço global de iões, a bomba de sódio e potássio contribui para o estabelecimento do potencial eléctrico das células (-20mV a -200mV). Desta forma, conjuntamente com os canais de sódio e os de potássio contribuindo para a dissipação parcial dos gradientes, há a despolarização das membranas nos neurónios o que leva à formação do impulso nervoso. O gradiente de iões de sódio também permite o transporte de nutrientes por simporte, por exemplo no transporte transcelular a nível do epitélio intestinal. É uma proteína com duas subunidades (alfa de ~113kDa e beta, ~35kDa), das quais a alfa é reponsável pela ligação ao sódio e potássio e fosforilação (daí a classificação do tipo P). A subunidade beta, ainda pouco estudada, parece estar envolvida na activação do transportador, sendo fundamental para a sua actividade.

Como foi dito atrás, o gradiente de sódio é dissipado parcialmente pela abertura de canais de sódio, presentes nas membranas excitáveis de células nervosas e musculares. É esta despolarização localizada que constitui o impulso nervoso e que percorre o neurónio em toda a extensão. Esta onda de despolarização deve-se também à repolarização pela oclusão dos canais de sódio e abertura dos canais de potássio, possibilitando a saída de cargas positivas da célula devido ao gradiente deste ser inverso em relação ao de sódio (está aqui uma animação despolarização e repolarização).

Uma particularidade interessante deste canal de sódio é a sua resposta ao potencial de membrana. Enquanto que muitos sistemas de transporte membranar são regulados por agentes químicos com função reguladora, este é regulado pelo potencial de membrana. Um sensor de voltagem promove a oclusão do canal em situação de repouso (-20mV a -200mV) o qual é aberto quando o sensor detecta uma despolarização, desencadeando o impulso nervoso. Um outro mecanismo de regulação, por inactivação, impede que se desenvolvam mais despolarizações por estímulo contínuo. Dependendo do tipo celular, os canais de sódio consistem de uma subunidade alfa de 260kDa responsável pela selectividade e oclusão dependente da voltagem e uma ou mais subunidades beta (ver aqui uma revisão deste canal).

Os "omics" e os ensaios em animais

Sem evitar os testes em animais, as abordagens globais ("omics") como a toxicogenómica, toxicoproteómica e metabolómica, podem no entanto contribuir para aliviar a pressão social para os banir ou reduzir drasticamente. Devido à sua sensibilidade e especificidade potenciais (estas "omics" ainda não estão completamente afinadas) na detecção de alterações de expressão genética, de produção de uma proteína ou de um metabolito, os testes poderão ser adaptados a ensaios de curta duração (por exemplo em toxicologia), evitando a acção toxicológica em pleno do agente testado com manutenção da utilidade do teste em termos de informação toxicológica. No seu artigo, Michaela Kroeger refere ainda que isto possibilitará também a redução temporal dos testes (dá um exemplo da possibilidade de redução de ensaios de carcinogenicidade de 2 anos para algumas semanas) e redução do número de animais usados.

Esta é uma forte possibilidade depois de se ultrapassar questões técnicas das abordagens globais que passam pela diminuição da variabilidade inter-laboratórios e do procesamento dos dados. Para isto já anda muita gente a trabalhar na bioinformática.

And the Nobel goes to...

Mais um Nobel para a biologia molecular, desta vez o da Química, a premiar o trabalho de Roger Kornberg nos estudos mecanísticos da transcrição em células eucarióticas. De acordo com o comunicado da Fundação Nobel, o trabalho de Kornberg possibilitou a compreensão a nível molecular do reconhecimento do promotor, a iniciação da transcrição, translocação do híbrido DNA-RNA após a adição de um novo nucleótido, separação das duas cadeias deste híbrido e especificidade de adição de um novo nucleótido à cadeia de RNA com base no molde de DNA.

Trata-se de conhecimento fundamental numa área fundamental da biologia; a transcrição. É através da regulação da transcrição que as células se diferenciam, dando origem à diversidade celular, funcional e morfológica, dos seres pluricelulares. Uma nota para o modelo experimental, a levedura, usado nesta investigação ao qual também estou ligado. As leveduras servem para algo mais do que para fazer pão, cerveja e vinho!

Movimento de livre acesso em progresso

Cinco entidades britânicas financiadoras de investigação científica acabam de anunciar a exigência de publicação dos trabalhos por elas financiados em repositórios de livre acesso. São a "The Medical Research Council", "Biotechnology & Biological Sciences Research Council", "Economic & Social Research Council" e a "National Environmental Research Council". Esta é uma boa notícia para quem tem orçamentos reduzidos para investigar e, claro, para as editoras de livre acesso.

A democratização da informação também está a chegar à ciência.

Animações didáticas

Especialmente para os meus alunos das Engenharias Biológica e Biomédica, via o excelente BioCurious, esta animação que resume quase toda a matéria respeitante a Biologia Celular e Molecular. É tentador fazer um exame com a animação a perguntar a identificação dos processos celulares e das moléculas envolvidas.

Um belo exemplo de animação didática feito por uma empresa privada que cria "knowledge through vision".

And the Nobel goes to...

O Nobel da medicina acaba de ser atribuído a Andrew Z. Fire e Craig C. Mello pelo seu trabalho na descoberta da interferência de RNA (RNAi). A importância desta descoberta é enorme pelo facto de ser um mecanismo celular envolvido no dogma central da biologia, uma vez que através da RNAi a célula regula o fluxo de informação do genoma até à tradução. Mas é também na ciência aplicada que esta descoberta tem grande impacto. A possibilidade de "desligar" a expressão de genes graças ao uso de pequenas moléculas de RNA em cadeia dupla em que uma das sequências tem especificidade de emparelhamento para o mRNA que se pretende degradar, é já uma realidade na aplicação a células animais. Ou seja, pode-se provocar um fenótipo que seria de um mutante sem manipular o respectivo gene. Por outro lado, o potencial em aplicações médicas é elevado, pois a "correcção" genética pode estar mais perto e o combate a vírus patogénicos pode sair reforçado por silenciamento dos seus genes.

Nova fonte de células estaminais

A partir de embriões que pararam as divisões celulares Miodrag Stoijkovic e colaboradores criaram uma linha celular de células estaminais. O problema ético que pode ter sido ultrapassado com esta abordagem é o da possibilidade de destruição de uma vida humana em potência, uma vez que o embrião de que se partiu poderá ser considerado morto. Tal como é referido na notícia, há, no entanto, objecções baseadas na possibilidade da manutenção em laboratório desencadear a paragem de divisões do embrião e, obviamente, por ser difícil de determinar a sua morte (aparentemente a paragem de divisões celulares não será indicador seguro de morte embrionária).

A sensação que dá é a de nunca se conseguir uma abordagem completamente imune às críticas. Pode ser que se chegue lá; este pode ser o início. Há, no entanto, países como a Grã Bretanha que permitem o uso de embriões excedentários da tecnologia de fertilização in vitro como fonte de células estaminais. Previsivelmente, os países em que predomina a religião Católica Romana e, claro, o Vaticano opõem-se, com a curiosa excepção da Alemanha. É interessante também notar a frontalidade e sinceridade de Mariano Gago na sua abordagem na defesa da investigação em células estaminais embrionárias aquando da discussão na União Europeia para a decisão do seu financiamento:

Making an impassioned plea before the vote, the Portuguese science minister, José Mariano Gago, said: "I hope that none of the colleagues will ever need treatment which does not yet exist for dementia or Alzheimer's. If you find yourself in such a position, I hope you will be able to say you did not stand in the way of such research."

Coisa rara em políticos portugueses em Portugal!

"Vale a pena ir seguindo o caso" III

No seu post mais recente no Blasfémias, intitulado incorrectamente (acho eu) "Evolucionismo vs. Criacionismo: o estado do debate II", João Miranda coloca o evolucionismo em confronto com o criacionismo, mas aquilo que se limita a dizer é considerar que a ciência não é exclusivamente empírica (concordo), havendo uma componente racionalista importante (também). Sinceramente, continuo sem saber aonde é que entra aqui o criacionismo (por isso é que acho que o título está desadequado). Não sei se consciente ou inconscientemente, nesse texto não aparece uma única vez a palavra Deus, o que é de estranhar uma vez que é duma divindade inteligente e criadora do universo e da vida de que se fala quando se evoca o criacionismo.

Em conjecturas puramente teóricas poder-se-á chegar a um desígnio inteligente, a Deus, mas é no confronto com observações, com dados colhidos na experimentação que as conjecturas vão ser postas à prova. No caso do evolucionismo (quando evocado, fala-se de darwinismo), o avanço tremendo das ciências biológicas desde os finais do século XIX, passando pela biologia celular e genética (teoria cromossómica da hereditariedade, por exemplo) e biologia molecular (descoberta da estrutura do DNA, as mutações dos genes, transcrição, tradução, etc) até à genómica (com o advento da tecnologia de sequenciação de DNA em larga escala), o modelo que lhe é subjacente não sofreu praticamente nenhuma beliscadura. Tanto assim é que passou a falar-se de neodarwinismo porque o modelo criado por Darwin foi tão robusto não só resistiu à evolução científica como englobou os novos conhecimentos, a anos-luz de distância do conhecimento científico da sua época. É esta a força da ciência, os modelos teóricos ou conseguem explicar as novas observações (cada vez mais com técnicas analíticas mais refinadas) e mantém-se válidos, ou não os conseguem explicar e são postos de lado. Corrijam-me se estiver errado, mas nunca vi um único dado científico que sugerisse o criacionismo. E não vale avançar com o criacionismo quando se apontam "fragilidades" no evolucionismo; é que o evolucionismo afirma-se pela positiva (as observações vão-no corroborando) e aquilo que me é dado ver é a afirmação do criacionismo pela negativa, ou seja por enumeração de observações que eventualmente não sejam integradas no evolucionismo sem, porém, o refutar.

Em todos os textos científicos que me passam pela frente na minha actividade diária (e suponho que em todos os textos científicos sujeitos credíveis), nunca aparece a palavra Deus ou expressões como "criação espontânea", "desígnio inteligente" ou qualquer expressão que manifeste um propósito existencial duma proteína, de um indivíduo ou de uma espécie. E no entanto a ciência avança!

"Vale a pena ir seguindo o caso" II

Confesso que não conheço "a longa história de debates sérios sobre" o criacionismo. Podem argumentar contra a minha posição que eu reconsiderarei se me convencerem, mas chamar ao criacionismo um "assunto intelectualmente sério" parece-me claramente um exagero (no mínimo). E depois não percebo a ligação entre o baixo número de candidaturas de estudantes para alguns cursos de ciências e o criacionismo.

Será melhor esclarecermos as coisas: uma coisa é ciência e outra é fé. A crença numa entidade inteligente criadora do universo e da vida é um assunto religioso, de fé. Não o questiono, pois a fé tem que ver com a consciência de cada um. Em ciência não há recurso a um ser inteligente. Criam-se modelos para tentar explicar as observações. Enquanto os modelos conseguirem explicar as observações e até possibilitarem prever resultados de experiências, serão válidos. Quando deixam de explicar as observações, fica-se num impasse mas recorre-se a outro modelo (nunca a Deus). É verdade que os modelos científicos não são perfeitos, mas daí a ver neles Deus (criacionismo) vai uma grande diferença.

O que me assusta nisto tudo não é os dados científicos serem discutidos e até rebatidos. É, sim, a classificação do criacionismo como algo cientificamente válido como parece ser a atitude de João Miranda. Daqui até começarem a fazer pressão para que o criacionismo seja ensinado nas aulas de ciências, é só um passo. Se me impuserem isso, desobedeço ou emigro.

"Vale a pena ir seguindo o caso"

É assim que termina a crónica de hoje (sexta-feira, dia 8) de Vasco Pulido Valente no Público dedicada à discussão do criacionismo promovida pelo Papa Bento XVI. Estava convencido de que este fosse um problema exclusivo dos EUA em que conceituados cientistas e sociedades científicas travam uma batalha contra o ensino do desígnio inteligente em aulas de ciência. Esta iniciativa papal poderá dar força a alguma espécie de movimento de pressão para que se comece a questionar o ensino de ciência nas nossas escolas. A avaliar pelo artigo, no mesmo jornal, de Jónatas Machado, o poder de argumentação retórica na negação do método científico é grande. Numa sociedade em que abunda iliteracia e desinteresse pela ciência como a nossa, o criacionismo pode ir ganhando terreno. O artigo de J. Machado é um exemplo típico na defesa do desígnio inteligente. A explicação de todas as observações sobre história natural (registo fóssil, homologia de sequências de genes e proteínas entre seres vivos, por exemplo) com base num modelo que não pode ser testado (ser superior inteligente que criou e supervisiona a evolução), tem sido refutada desde há algumas décadas por Karl Popper. Não vale a pena refutar ponto a ponto as barbaridades científicas do artigo mas há uma frase de J. Machado que diz tudo: "As mutações e a selecção natural operam em informação preexistente, estando longe de explicar a origem da vida e a transformação de moléculas em pessoas" (o negrito é meu). Parece-me ver aqui implícito um vazio existencial pelo facto de nós, humanos, afinal podermos ser constituidos por matéria que também faz parte do resto do universo.

É perigoso este discurso dogmático embrulhado em argumentação científica manhosa (em que não faltam expressões típicas da gíria científica; fica bem). Vasco Pulido Valente tem razão: "Vale a pena ir seguindo o caso".

Células estaminais embrionárias sem problemas éticos?

As barreiras éticas à manipulação de embriões humanos com vista à obtenção de células estaminais embrionárias ficam agora fortemente diminuidas com a possibilidade de as colher quando o embrião tem 4 a 8 células sem comprometer a sua viabilidade (de modo semelhante ao procedimento para teste de doenças genéticas) e de se manterem em cultura (mais de 8 meses de acordo com o estudo publicado na Nature) com cariótipo normal e manutenção da expressão dos marcadores de pluripotência. No entanto parece que ainda há reservas a nível ético porque estas células têm o potencial de produzir novos embriões...

The major transitions

A tese de John Maynard Smith e Eors Szathmáry é a de que a evolução depende de mudanças da informação que é transmitida entre gerações; as "major transitions".
São elas:
moléculas replicadoras - populações de moléculas em protocélulas
replicadores independentes - cromossomas
RNA como gene e enzima - genes de DNA e enzimas proteicas
procariontes - eucariontes
clones assexuais - populações sexuais
organismos unicelulares - animais, plantas e fungos
indivíduos solitários - colónias com castas não reprodutivas (formigas, abelhas e térmitas)
sociedades de primatas - sociedades humanas (linguagem)
Em todas estas transições há alterações na informação hereditária que é coincidente com passos evolutivos marcantes na história natural. É isto que em "The origins of life" (Oxford University Press, 1999), destinado ao público em geral, os autores apresentam numa escrita clara, precisa e de um rigor científico extremo (um exemplo excelente numa obra de divulgação geral). É notável o cuidado posto na análise de cada transição, decompondo-a em passos simples (pois a evolução é gradual), e a avaliação das vantagens evolutivas em cada um desses passos sem, por exemplo, cair na tentação de justificar cada passo com a vantagem atingida no final de toda a transição (afinal no processo evolutivo não há capacidade de previsão duma possível vantagem que possa advir de vários passos evolutivos em cadeia). Apenas a parte destinada ao surgimento do sexo me pareceu pouco clara. Ainda não li a obra que lhe deu origem "The major transitions in evolution" (Oxford University Press, 1995), destinada a um público com conhecimentos de biologia, mas já está na lista de leituras.

Investigação em células estaminais

No excelente Crítica na Rede (Revista de Filosofia e Ensino), sob a direcção de Desidério Murcho, um ensaio de Lisa Bortolotti e John Harris em que se defende a "permissibilidade da investigação em células estaminais". Como tudo o que surge no Crítica na Rede, um ensaio intelectualmente estimulante.

Tradução da autoria de Claudino Caridade do original publicado no Reproductive BioMedicine Online, Vol. 10, Sup. 1, 2005, pp. 68–75.

Xgrid@Stanford

Neste projecto são mais de 500 computadores (estatística de Setembro de 2005) em rede para criar um modelo das mudanças conformacionais do receptor beta2 adrenérgico sediado no Departamento de Fisiologia Molecular e celular da Universidade de Stanford. Baseia-se na aplicação Xgrid criada pela Apple para estes sistemas de computação distribuída. Há universidades que criaram estes sistemas para aproveitar os computadores do Campus quando não estão em uso e dedicá-los à computação aplicada na investigação. Outra aplicação é o cálculo @home de que o SETI@home e Folding@Home, com software rival, são exemplos. Para o Xgrid@Stanford até já há um Widget para se saber a actividade do processador dedicada à tarefa e que foi criado por dois conhecidos estudantes de pós-graduação Mac-fanáticos e já premiados pela Apple.

O mundo dos micróbios é um mundo!

No alerta periódico que recebo da Molecular Microbiology dei com um artigo que me chamou a atenção sobre uma alternativa ao ciclo do glioxilato. No resumo é descrito numa maneira simples e clara o problema do anabolismo quando os substratos orgânicos são metabolizados via acetil-CoA. Foi Kornberg e Krebs em 1957 quem elucidou o mecanismo de assimilação através da via do glioxilato. O problema científico que é abordado no trabalho que deu origem ao artigo é o da bactéria Rhodobacter sphaeroides, à semelhança de outras, não possuir a enzima chave deste ciclo que permite a utilização de acetil-CoA: a isocitrato liase. Os autores (Alber, Spanheimer, Ebenau-Jehle e Fuchs) demonstraram a existência duma alternativa ao ciclo do glioxilato nesta bactéria, recorrendo a mutagénese por transposões e a electroforese bidimensional. Este sistema biológico promove a conversão de acetil-CoA, juntamente com dióxido de carbono, em L-malil-CoA e succinil-CoA.

Isto deixou-me a pensar na diversidade metabólica das bactérias. Foi S.J.Gould que referiu que elas representam a história de maior sucesso evolutivo. Pesquisei um pouco sobre R. sphaeroides e verifiquei que a diversidade metabólica pode residir numa só espécie; é capaz de fotossíntese, litotrofia, respiração aeróbica e anaeróbica e fixar azoto molecular. Espantoso ainda é possuir 2 cromossomas, sugerindo ancestralidade na diploidia. Além dos cromossomas, possui 5 outros replicons. O seu genoma já foi sequenciado e já se encontrou duplicação de segmentos e divergência de genes em cromossomas diferentes. Este é um modelo biológico que promete.

Isto pode ser útil!

Acabado da sair na Bioinformatics um artigo (Klekota, Roth and Schreiber. 2006. Query Chem: a Google-powered web search combining text and chemical structures. Bioinformatics. 22:1670-1673) sobre a criação do Query Chem, um programa de pesquisa na internet de compostos com base em texto e/ou estrutura química. Pode-se fazer a pesquisa desenhando uma estruttura molecular numa aplicação incorporada no Query Chem.

Mais Wikis

As potencialidades de edição de conteúdos na internet, com os wikis, já alastraram, há muito, à área científica. Baseados no software MediaWiki encontra-se o Wikispecies (na imagem com a página referente a Saccharomyces cerevisiae) que pretende ser um directório de espécies e o OpenWetWare a que já me referi aqui. Baseado no UniWakka há o ChemWiki sobre química. O OpenWetWare tem-se mantido e tem aumentado os conteúdos, incluindo agora a divulgação de cursos, grupos de investigação, software e de discussão para além do que já tinha: protocolos, estirpes, vectores de clonagem, etc. Aqui está uma ferramenta de trabalho utilíssima em que participa um dos animadores do Conta Natura e do Blogs de Ciência!

O guardião do genoma

Esta é uma das designações para a proteína p53 (representada na figura) devido ao seu papel múltiplo na regulação do ciclo celular, na morte celular programada (apoptose) e na manutenção da estabilidade genética. Em cerca de metade dos cancros humanos o gene que codifica esta proteína está mutado (daí a classificação em gene supressor de tumores). Basicamente, esta proteína participa na verificação do bom estado do genoma, fazendo com que, se não há erros detectados, a célula progrida no ciclo celular (entrada na fase S - de síntese de DNA). Deste modo tudo corre bem; o DNA está em bom estado, logo pode ser replicado para a célula se dividir e a informação genética das duas células formadas ser igual. Se há erros no DNA, a p53 participa na paragem do ciclo celular, permitindo a actuação dos mecanismos moleculares de reparação de danos de DNA. Se estes não repararem o DNA (em caso de danos extensos, por exemplo), então a p53 participa na indução da apoptose, ficando o organismo livre daquele problema.

Uma das características das células tumorais é a de basearem o metabolismo energético na glicólise em vez de procederem à respiração. Com isto ganham vantagem em relação às células não tumorais, pois, apesar de ser um processo menos eficiente energeticamente, a glicólise permite a disponibilização de energia (ATP) rapidamente para um desenvolvimento rápido (o chamado efeito Warburg). As leveduras têm um efeito semelhante (efeito Crabtree) que é caracterizado pela realização de fermentação (alcoólica) mesmo na presença de oxigénio. Aqui também há uma vantagem na competição por nutrientes, por exemplo em mostos de vinhos, em que a população microbiana é diversa. A Saccharomyces cerevisiae usa a esperteza de fermentar rapidamente os açúcares, diminuindo a sua disponibilidade para outros microrganismos que os poderiam respirar e, simultaneamente, produzir o veneno etanol que toleram melhor que os outros.

Tudo isto vem a propósito da publicação na Science de um trabalho em que se apresenta uma relação entre a p53 e respiração mitocondrial. Matoba e colaboradores observaram que a inactivação do gene SCO2, um regulador do complexo citocromo c oxidase (essencial para a respiração aeróbia nas mitocôndrias) provoca o mesmo desvio no metabolismo energético que a inactivação do gene que codifica para a p53. Cá está, mais um processo em que a p53 estará envolvida: regulação do efeito Warburg. Na verdade, isto está tudo ligado uma vez que a apoptose pode ser induzida por sinais endógenos como a libertação da citocromo c oxidase das mitocôndrias.

Estou a chegar ao fim da peregrinação

Uma visão peculiar da evolução em que, tomando-se como ponto de partida o ser humano moderno, se vai "caminhando" para trás, passando-se por encontros nos pontos de divergência evolutiva em que se encontra o antepassado comum (designado concestor de common ancestor). É esta a estrutura do mais recente livro de Richard Dawkins, The Ancestor's Tale; A Pilgrimage to the Dawn of Life, Phoenix, 2004. São 39 os encontros (rendez-vous) até às eubactérias. O modelo foi tirado dos Contos de Canterbury de Geoffrey Chaucer, peregrinação em que cada peregrino conta dois contos dos quais se tiram lições morais. Em tudo, R. Dawkins obedece a este "modelo": a cada rendez-vous conta histórias respeitantes aos organismos e ao grupo filogenético que acaba de se nos reunir e dos quais ficamos a saber um pouco mais e tiramos lições (não são morais mas sobre o sentido da evolução, da selecção natural, biologia molecular e de história natural).

Quando percorria as páginas do rendez-vous 38 referente ao encontro dos eucariontes com as arquebactérias, senti duma maneira nova a longa caminhada já percorrida desde os encontros com outros primatas, mamíferos, répteis, anfíbios, peixes, fungos, plantas.... Será pela abordagem (história contada em sentido cronológico inverso o que nos obriga a repensar e reestruturar tudo aquilo que sabíamos), pela escrita clara, precisa e rigorosa (as descrições dos átomos e respectivos isótopos e o seu percurso no planeta quando explica os métodos de datação com base nos isótopos radioactivos são sublimes) e até pela extensão (cerca de 600 páginas na versão paperback inglesa) que nos leva a estar "mergulhados" nesta lenta peregrinação ao longo de muitas sessões de leitura e ter alguma percepção da escala de tempo geológico (demasiado grande para a nossa curta existência como indivíduos e espécie) e também tomar consciência dos caminhos que a evolução trilhou. Há muitos rendez-vous em que a data e até os organismos com que nos encontramos não estão bem determinados, em especial para os últimos, ou seja, nas primeiras bifurcações evolutivas. Nestes casos, R. Dawkins dá-nos uma visão mais pessoal em conjunto com reflexões sobre os métodos de estudo em paleontologia: registo fóssil, datação radioactiva e abordagens moleculares de homologias de sequência entre genes e proteínas (está sempre presente o cruzamento de dados entre as abordagens "clássicas" e moleculares). Um exemplo é a explosão do Câmbrico em que a datação molecular não "concorda" com os outros métodos porque para acontecimentos muito antigos (mais de 500 milhões de anos), os erros dos métodos dão margens que, mesmo geologicamente, não são de desprezar. Aqui a grande discussão é entre a ausência de explosão (a diversidade que aparentemente surge neste período virá de facto de um passado que não deixou registo fóssil), explosão de diversidade (a diversidade surgiu de um dia para o outro na escala geológica) defendida por Stephen Jay Gould (A Vida é Bela, Gradiva) e o meio termo que se baseia precisamente nas margens de erro das datações. De uma maneira talvez pouco sensacionalista (pelo menos para mim após a leitura, há alguns anos, do livro de S.J. Gould com a sua capacidade de fascinar), mas eventualmente mais realística, R. Dawkins rejeita a hipótese da explosão.

Os aspectos distintivos dos seres que se encontram, à medida que se percorre o tempo para trás, são cada vez mais em pequena escala. Por exemplo, antes do encontro com os Sauropsides (englobando aves e os répteis como cobras, camaleões, crocodilos e tartarugas), encontramos organismos com características mistas, "macroscópicas", de mamíferos e répteis como a existência de cloaca, mandíbula inferior de um só osso, pêlo e postura de ovos. No encontro com as arquebactérias, as características já são a existência de núcleo e outros organelos nas células. Agora que estou em Canterbury (nesta parte final da peregrinação não há rendez-vous, é a origem da vida), a discussão anda à volta do primeiro replicador; a primeira molécula que, ainda sem existência de sistemas celulares, tem a capacidade de produzir cópias de si própria. Ou seja, no fim (início da história natural) temos química. Aqui a discussão feita por R. Dawkins sobre o mundo de RNA é à altura daquilo que nos habituou. A caracterização que faz do primeiro replicador é simplesmente notável. Está lá tudo: o erro (sem o erro na cópia não há variabilidade e sem esta não há evolução pois não há possibilidade de adaptação às condições ambientais em mudança), os constrangimentos das dimensões dos genomas (o que explica porque é que os genomas de RNA estão confinados a vírus devido à elevada taxa de erro de cópia do RNA) e o problema do ovo e da galinha para o primeiro replicador (a necessidade de proteínas para a replicação do DNA e a necessidade de DNA para haver proteínas).

Poder-se-à criticar que a história natural contada por Dawkins não é novidade, sendo a única originalidade o facto de ser contada ao contrário (o que acho que já é interessante por causa da nova perspectiva que isso provoca). No entanto, as histórias dos peregrinos que contavam na obra de Chaucer são aqui utilizadas como pretexto para reflexões sobre história natural e as abordagens técnicas em paleontologia, que neste contexto adquirem um sentido que nunca tinha experimentado.

A ler, absolutamente.

"RNA world"

É um mundo o RNA! Já lá vão os tempos do espanto perante a versatilidade funcional como molécula portadora de informação, como molécula estrutural (em ribossomas, por exemplo) e como catalisador (ribozimas), que permitiu atribuir-lhe o papel de primeiro replicador para ultrapassar o dilema do ovo e da galinha (analogia empregue ao DNA e proteína na disputa de primeiro replicador nos primórdios da vida na Terra). Também já passou a incredulidade inicial do fenómeno de interferência de RNA em que pequenas moléculas de RNA, com complementaridade de sequência para um determinado mRNA, associam-se por emparelhamento de bases e desencadeiam a degradação do mRNA alvo, promovendo o silenciamento de genes que poderão ser de organismos invasores. Surge agora o piRNA (Piwi interacting RNA) encontrado nos testículos de ratos e humanos que parece estar envolvido na divisão meiótica que dá origem aos gâmetas masculinos.

Há também o "rumor" que há RNAs a desafiar as regras da herança genética. Este é um assunto a explorar uma vez que o artigo está disponível apenas para subscritores Premium da Nature. Mas pronto, já nada me espanta!

Começa por C

Está terminada a sequenciação do genoma humano. O último cromossoma a ser totalmente sequenciado foi precisamente o primeiro. Descontando o telómero, com sequências repetitivas, começa por C. É o que é referido como consensual de acordo com os dados da sequenciação do genoma humano, terminado agora com a publicação da sequência do cromossoma 1, o maior com cerca de 8% de todo o genoma. Há 350 doenças genéticas ligadas a este cromossoma que, estima-se, contém 3141 genes. Embora já tenha começado há muito, pode-se dizer que começou oficialmente a era pós-genómica humana.

Software de Biologia para Macintosh

Via BioCurious fiquei a saber quem são os autores de algum do software de biologia molecular mais fácil de usar e apelativo para Mac OSX (o facto de ser em Mac OSX também ajuda, e muito!). O EnzymeX e o 4Peaks, respectivamente um editor de DNA para programar experiências de digestão com enzimas de restrição (fundamental para clonagem molecular) e um visualizador de sequências de DNA com possibilidade de tradução para sequência de aminoácidos e com BLAST incorporado para pesquisa de sequências homólogas em bases de dados. São eles Alexande Griekspoor e Tom Groothuis, dois estudantes de doutoramento do Instituto do Cancro da Holanda que já ganharam o prémio o Apple Design Award na categoria de estudantes pelo 4Peaks na World Wide Developer Conference da Apple, em 2004. O aspecto do blogue e dos sites dedicados à biografia e aos seus produtos são um exemplo da qualidade gráfica e gosto dos fanáticos Mac. Embora já não aconteça tanto, costuma-se dizer que não há software para Mac. Uma pesquisa no site da Apple de software para Mac na categoria de Ciências da Vida dá 109 resultados. É só escolher...

What we've done and where we're going

Na revista de ciência Seed o estado do planeta em gráficos que são um exemplo supremo de comunicação com imagens. Para lá do fascínio dos grafismos, é um bocado deprimente.

Clonagem e dignidade humana

Continuo a afirmar que a minha opinião sobre a clonagem de humanos está em formação. Daquilo que li, inclino-me para uma posição favorável, seja da clonagem terapêutica, seja da reprodutiva. Quando me deparar com argumentos que me convençam do contrário, mudarei de opinião. Não me move nenhuma vontade de vencer por alguma das posições.
A 11 de Abril o Conselho Nacional de Ética para as Ciências da Vida (CNECV) emitiu um parecer (48/CNECV/06) pela proibição. O argumento principal apresentado para fundamentar esta posição é o de que a clonagem com fins reprodutivos "viola a dignidade humana". O argumento da dignidade humana não me convence uma vez que acho que a dignidade não se perde por se ter nascido por clonagem. O ser humano é muito mais do que o seu património genético ou o historial clínico que levou ao seu nascimento.

Depois de consultar o Relatório Sobre Clonagem Humana de Abril de 2006 da CNECV não consegui perceber aonde é que a clonagem afecta a dignidade humana no que diz respeito ao "carácter único e irrepetível do ser", tal como fora definido por Kant. Também, em abstracto, não vejo como uma pessoa que tenha sido clonada, educada pelo pai, mãe ou educador(es), com desenvolvimento físico , mental e emocional normais, seja privado desta dignidade.

Sou sensível com o príncipio ético da precaução evocado no ponto 4 do parecer verificando-se "ausência de unanimidade ou ampla convergência científica e filosófica acerca da natureza do produto de transferência nuclear somática". Embora não concorde totalmente, parece-me que é conveniente não avançar à força quando há grande resistência nas mentalidades (em parte por uma espécie de repugnância em relação às manipulações de embriões humanos). Há outra razão a que já me referi aqui anteriormente neste blogue: a da segurança. Também me parece sensato apelar à investigação em células estaminais colhidas de indivíduos adultos e na reprogramação celular, tudo com o fim de evitar o recurso exclusivo às técnicas de transferência nuclear somática (pontos 4.1 e 4.2). No entanto, a minha concordância é por um motivo diferente: é que deve-se explorar todas as possibilidades para se conseguir a cura das doenças passíveis de serem combatidas por estas técnicas, seja recorrendo a células estaminais do cordão umbilical, células estaminais reprogramadas ou por células obtidas por transferência nuclear somática.

Intrões e núcleos

Uma das críticas que se faz à teoria endossimbiótica que explica o surgimento das mitocôndrias e cloroplastos é a incapacidade de explicar a origem d' "a" característica dos eucariontes: a existência do núcleo. Recentemente, surgiu uma hipótese explicativa do surgimento deste organelo (Martin and Koonin. 2006. Nature 440: 41-45) que recorre à observação de que a tradução é mais rápida que o processamento dos mRNAs. Assim, o núcleo terá surgido do desenvolvimento do sistema endomembranar, originando o envelope nuclear com a característica dupla membrana e continuidade do espaço periplásmico com o lúmen do retículo endoplasmático. Deste modo, separaram-se em compartimentos diferentes os processos de processamento de mRNAs (núcleo) e tradução (citosol). A evolução terá então favorecido os organismos que conseguiram esta separação com eficácia, evitando a tradução de produtos de transcrição sem o devido processamento, ou seja, ainda com intrões. Estes terão surgido a partir das mitocôndrias por um mecanismo de transferência de genes (contendo intrões do grupo II, ou seja, com capacidade enzimática de autoprocessamento) para o genoma do hospedeiro que envolveria lise destas mitocôndrias e manutenção de outras. Assim, estariam criados os primeiros spliceossomas num hospedeiro arquebacteriano que já continha mitocôndrias de origem eubacteriana. Isto implica que o núcleo é uma criação posterior às mitocôndrias.
Afinal os processos endossimbióticos também ajudam a explicar a origem do núcleo. O problema da origem da vida e dos primeiros tipos celulares é a dificuldade em testar as hipóteses. Por isso, todas estas matérias são um pouco especulativas sem, no entanto, estarem fundamentadas em observações e, assim, serem válidas cientificamente. Com o avanço da biologia molecular e biologia celular, vai-se produzindo informação que permitirá validar, ou não, esta hipótese.

Definição de vida: é a replicação um critério válido?

Via blogue Philosophy of Biology, é colocada esta pergunta suscitada pela notícia de que na Universidade de Cornell foi criado por Hod Lipson e colaboradores um robot auto-replicante, o "molecube" (ver aqui o vídeo, é fantástico!). Para além das possibilidades práticas que este tipo de robot pode tornar possível (auto-reparações de robots operários em estações espaciais ou noutros planetas), está a ser despoletada a questão da replicação (produção de cópias exactas) e reprodução (produção de cópias semelhantes). Isto faz-me lembrar o capítulo inicial de "The Origins of Life" de John Maynard Smith e Eors Szathmáry (Oxford) em que é referido o exemplo do fogo como entidade capaz de replicação e até de metabolismo com trocas químicas e de energia com o meio. A capacidade de criar cópias com alguma variabilidade (reprodução) parece distinguir os seres vivos. Esta variabilidade é causada por alteração nas instruções (informação genética nos genes), o que nos distingue do fogo (sem instruções para a replicação) e destes "molecubes", cujo software não me parece que seja passível de modificação por qualquer processo sem intervenção dos criadores (humanos) destes robots.

Origami de DNA

De acordo com a notícia da Nature é muito simples: é só desenhar a forma que se deseja com uma só linha, introduzir a representação gráfica no computador (o design do software é que já não deverá ser assim tão simples) para determinar a composição química da molécula de DNA e das pequenas moléculas adaptadoras (agrafes moleculares), bem como o seu número. Depois é aquecer esta mistura de DNAs acima dos 90ºC e deixar arrefecer lentamente. Resultado: os agrafes moleculares de DNA moldam a molécula longa que, assim, desenha a forma original. Simples, não é?
A partir daqui acho que a brincadeira vai acabar (desenho de smileys, flocos de neve, mapa do hemisfério ocidental com 100nm de comprimento). A construção de nanomáquinas com peças de DNA em interacção, nanofábricas com enzimas associadas a estruturas de DNA para permitir reacções catalizadas em sequência estarão muito próximas da realidade.
É espantosa a versatilidade da molécula de DNA!

A Flock of Dodos

Está a dar que falar este filme de Randy Olson, um biólogo marinho da University of Southern California. Não sei se estreará cá, mas estou curioso para o ver (o "trailer" está fantástico). A questão abordada no filme prende-se com um fenómeno muito norte-americano: o conflito entre evolução e criação inteligente em biologia. É incrível a dimensão da discussão que decorre nos EUA sobre este tema em pleno século XXI! Da quantidade de referências nos blogues de ciência, debates na comunicação social, livros dedicados ao tema, deixa-me perplexo, pois parece ser um assunto cientificamente resolvido há muito tempo. Parece que a comunicação de ciência estará a falhar neste capítulo. É o próprio Randy Olson que sugere 10 regras que os evolucionistas devem seguir para melhorar a comunicação.

Do rascunho à versão final

Acaba de sair a sequência definitiva do cromossoma 12 humano (132 megabases, 4,5% do genoma). Tem mais de 1400 genes com 487 directamente implicados em doenças. Daqueles, 1294 são genes conhecidos, 12 são sequências codificantes novas, 34 transcritos novos, 2 genes putativos e 93 pseudogenes. Cerca de 58,3% dos genes expressam transcritos com processamento alternativo, dando uma média de 2,89 transcritos por gene (de que resultam outras tantas proteínas variantes).
Há genes conhecidos neste cromossoma (normalmente dispostos em "clusters"): genes homeobox C, envolvidos no desenvolvimento embrionário; genes codificantes para canais de potássio, importantes na repolarização de membranas; e genes codificantes para aquaporinas envolvidas na regulação da quantidade de água nas células. Outros são conhecidos por razões menos agradáveis, pois o cromossoma tem a fama de estar associado ao cancro por alterações na sua estrutura. Os genes conhecidos implicados são o ETV6 (TEL1), DDIT3 (CHOP), HMGA e outros associados indirectamente. A análise de sequência e comparação por alinhamento mostrou a origem em galinhas de alguns segmentos (cerca de 72% de homologia com o genoma de galinha), para além de rearranjos com a linhagem de roedores e primatas.

I Encontro Nacional de Pós-Graduação em Ciências Biológicas

Muita actividade em Aveiro por parte de alunos de pós-graduação. É um bom sinal também por isto.

Último número da Gazeta do Cenjor

Parabéns pelo trabalho e que o esforço não fique por aqui.

Não clonarás!

No último número da EMBO reports (vol7, nº3, 2006), Christof Tannert, membro do Grupo de Investigação para a Bioética e Comunicação de Ciência do Centro Max Delbruck para Medicina Molecular em Berlim, num texto duma clareza assinalável intitulado "Thou shalt not clone", faz a defesa da proibição da clonagem reprodutiva de seres humanos. O assunto é interessante sob o ponto de vista ético, social e científico e o tema é inevitável porque a tecnologia já foi aplicada com sucesso, sendo a sua aplicação a humanos uma possibilidade real (será mesmo uma realidade num futuro próximo - não, não dou crédito aos raelitas).
Coloca muito bem o problema, salientando os processos de recombinação genética na formação dos gâmetas e a variabilidade genética dos gémeos monozigóticos por acumulação de mutações e de histórias distintas de interacções com o meio. Parece-me, no entanto, que dá demasiada importância à ocorrência "natural" na formação de gémeos monozigóticos e ausência de uma acção deliberada na criação destes clones.

Se analisarmos bem a questão, a diferença entre gémeos monozigóticos e um clone com o respectivo progenitor é apenas na acção voluntária no acto da clonagem (a variabilidade provocada por mutações e por interacções com o meio aplica-se de igual forma aos dois casos). Nas palavras de Tannert: "Therefore, in the case of natural monozygote twins, there is no human resolution, no conscious decision, no arbitration by any other person. [...] The same holds true for a zygote created by in vitro fertilization [...]". Isto releva para a condenação do acto voluntário da criação de clones quando na natureza há, de facto, criação de clones humanos. Parece haver aqui uma sacralização do acto natural. Sinceramente, não vejo diferença entre dois clones produzidos ao acaso na formação de gémeos monozigóticos e na produção de clones por um processo medicamente assistido (decorreu nidação, gravidez e parto normais e, presume-se, educação dada pelo progenitor).

A questão ética que levanta, com citações de Kant, é a da autonomia do ser humano no sentido em que a sua carga genética não deverá ser condicionada voluntariamente nem o indivíduo ser instrumentalizado de acordo com a vontade de outros. Novamente nas suas palavras: "Every person must be as free as possible from the arbitrariness of others" ou "Our self-determination and our autonomy, and consequently the prohibition to restrict this autonomy arbitrarily by any other person, are among the basic ingredients of human existence". No entanto, há casos de quase perfeita instrumentalização de seres humanos pelo método de procriação sexuada como o de casais que geram um novo filho com o objectivo de criar um dador de medula óssea para outro filho (seu irmão) que necessita de tal transplantação. Não é precisa a clonagem para a instrumentalização de seres humanos. Obviamente, este não é um argumento válido. A questão é a de reconhecer ou não se em todos os casos de reprodução humana há sempre, em maior ou menor grau, instrumentalização do novo ser. É pois comum os pais exibirem orgulho nas parecenças físicas dos filhos, fazerem planos e condicionarem as escolhas profissionais e até sentimentais dos filhos, nas adopções há a tendência para se preferirem determinadas características raciais, etc.

Mas Tannert vai mais longe: "Cloning means using one person-the clone-as the means to fulfil the desires of another person: the clone generator". Esta é uma frase interessante. Para já reconhece implicitamente que o clone é uma pessoa ("...one person-the clone-..."). Depois há a designação "clone generator" (como "artificial construct" ou "artefact" que emprega noutras partes do artigo para designar os clones) que tem ressonâncias de cientista a brincar aos deuses e indicia um vício na análise do problema; será que um clone ao fim de um processo de gestação normal e de educação pelo progenitor não será um ser humano com todas as suas capacidades intelectuais e físicas? Finalmente há a satisfação pessoal do progenitor (o tal "clone generator") que aqui surge com conotação negativa. Então na reprodução sexuada não há também o uso de uma pessoa - o filho - para satisfação doutras pessoas - os pais? Não sei se Tannert já pensou muito sobre a paternidade (e maternidade): tenho muita dificuldade em julgar se as motivações de um casal que tem filhos por procriação sexuada são totalmente desprovidas de interesse ou egoistas, pois poderá ser para a sua (do casal) felicidade em primeiro lugar (e qual é o problema?) ou apenas para a criação de um novo ser humano autónomo.

Os argumentos apresentados por Tannert não me convenceram. Continuo com a mesma perspectiva que me foi fornecida pelo livro On Cloning (Routledge, 2004) de John Harris. Ou seja, há apenas um argumento forte para a proibição da clonagem reprodutiva, o da segurança. Reconheço no entanto que Tannert tem razão quando refere a subtítulo que a sua comunicação é um argumento ético contra a clonagem reprodutiva. É de facto ético o seu argumento porque trata-se de um argumento moral. Continuo a preferir argumentos racionais.

Gazeta do Cenjor II

Afinal a Gazeta do Cenjor não vai ter vida longa; o projecto terminará no próximo número que coincidirá com o fim do curso de Jornalismo de Ciência e Tecnologia. Fico à espera do número 2 e desejo o maior sucesso para os recém-formados jornalistas.

Arbitragem em discussão

Uma das vantagens da ocorrência de acontecimentos negativos é a do poder que têm em provocar reflexão autocrítica e também a de possibilitar valorizar coisas a que estamos habituados a ter e que parecem fazer parte da ordem natural. A questão das caricaturas dinamarquesas fez-me lembrar como é importante a liberdade de expressão e como esta poderá estar em risco a avaliar por algumas reacções públicas por parte de responsáveis políticos. As fraudes científicas de Hwang e Sudbø tiveram eco na comunicação social, tendo mesmo, a de Hwang, forte impacto social e político. As revistas em que os resultados falseados foram publicados são conceituadíssimas, com factores de impacto enormes o que é reflexo do rigor colocado na revisão dos trabalhos que são propostos para publicação. Mesmo assim, surgiram estas fraudes (provavelmente haverá mais; acho que foi Hitchcock que disse que o crime perfeito existe mas como é perfeito não tomamos conhecimento dele) e uma das reacções na comunidade científica foi a de começar a questionar os métodos de revisão dos trabalhos submetidos (esta é uma boa consequência a que me referia no início). O último número da Nature vem com várias cartas, algumas das quais com sugestões radicais como a introdução das forças do mercado para melhorar o sistema, a diminuição do número de publicações para evitar a divulgação de trabalhos inúteis (considerados também como uma forma de fraude), auditoria a resultados publicados, defesa de maior contacto entre "referees" e editores (de facto aconteceu-me a mim como "referee" discordar de uma afirmação particular no artigo analisado que não foi tido em conta pelo editor sem que me tivessem sido dadas explicações).
Das reacções que li, nenhuma pôs em causa o sistema de revisão pelos pares (esta é a segunda: valorização do que temos; apesar de tudo, a ciência é das actividades humanas mais abertas à discussão com constantes avaliações dos resultados publicados), no entanto foram apontadas muitas deficiências que são sentidas por todos. Para mim, parece-me que uma maior abertura do sistema de revisão por árbitros, tornando-o mais transparente, com maior contacto entre os intervenientes no processo será inevitável (o extremo destas alterações será a aplicação da filosofia "open access" ao sistema, de que já dei referência anteriormente.