OS GRANDES DESAFIOS DA HUMANIDADE - bteduc.com · A edição gênica com CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) Os mecanismos naturais da célula tendem

OS GRANDES DESAFIOS DA HUMANIDADEA conservação da biodiversidade sob a ótica da biotecnologia

CRBio2 - XXII Encontro de Biologia – ENBIO - 22 e 23/11/2016

Dra. Maria Antonia Malajovich Diretora Científica de ACTE

Biotecnologia: ensino e divulgação http://[email protected]

CAL OCKR’O (Chuquisaca, Bolívia)

BIOFILIA (E. O. Wilson, O Naturalista, 1994) ”Afinidade inata que os seres humanos têm com outras formas de vida...”“A implicação mais importante é o princípio que ela lança para uma ética de conservação duradoura”

A SEXTA EXTINÇÃOTaxa 1000 vezes maior do que no passado

DESTRUIÇÃO DE HABITATS

GLOBALIZAÇÃO

MUDANÇAS CLIMÁTICAS

ANTROPOCENO

VALOR UTILITÁRIO

BIODIVERSIDADE

BIOTECNOLOGIABensServiços

Componente do desenvolvimento econômico e social,

Base da agricultura e da medicina

BIODIVERSIDADE: Totalidade da variação hereditária nas formas de vida, em todos os níveis de organização (genes, espécies e ecossistemas)

VALOR ESTÉTICO

VALOR MORAL

QUAIS OS SERVIÇOS QUE A BIOTECNOLOGIA

PODERIA FORNECER À BIODIVERSIDADE?

1. Identificação de espécies

2. Estudo de comunidades microbianas

3. Conservação da diversidade ainda existente

4. Tratamento de um conflito de difícil solução

5. Erradicação de espécies invasoras ?

6. Recriação de formas de vida extintas ?

7. Criação de novas formas de vida ?

1. IDENTIFICAÇÃO DE ESPÉCIES

Procariotas Genes codificadores do rRNA

Animais Sequências de um gene mitocondrial

Plantas Sequências de 2 genes do cloroplasto

Fungos Região ITS (Internal Transcribed Spacer)

DNA BARCODES

A= verde; T vermelho, C= azul, G: preto

Sequenciamento de uma região standard do DNA(Custo atual 0,000003 dólares por base)

Comparação com outras sequências de DNA registradasem bancos de dados

Menos de 1% das espécies microbianas podem ser estudadas mediante as técnicas clássicas de cultivo

2. ESTUDO DE COMUNIDADES MICROBIANAS (MICROBIOMAS)

Extração do DNA da comunidade microbiana da amostra de solo e construção de uma biblioteca genética

Sequências gênicas

Funções dos genes

Estrutura da comunidade

METAGENÔMICA

BIOINFORMÁTICA

3. CONSERVAÇÃO DA DIVERSIDADE AINDA EXISTENTE

Afunilamento agrícola: 15 plantas 2/3 dos alimentos; só 14/148 espécies animais foram domesticadas

Giovanni Stanchi, 1645-1672

3. CONSERVAÇÃO DA DIVERSIDADE AINDA EXISTENTE

Atualmente, 2-30 milhões de espécies

Centros de origem (N. Vavilov) Regiões ameaçadas (Hotspots , N. Myers)

Ex situ

In situ

3. CONSERVAÇÃO DA DIVERSIDADE AINDA EXISTENTE

Coleções de sementes (Conservação a -20 0C ou -196 0C)

N.I. Vavilov Instituto Vavilov

Svalbard Global Seed Vault

3. CONSERVAÇÃO DA DIVERSIDADE AINDA EXISTENTE

Cultivo in vitro de tecidos vegetais: protoplastos, meristemas, calos

Coleta de material em campoIntercâmbioColeta de material in vitro

Cultivo em campo (condições controladas)

Diagnóstico e erradicação de doenças / Quarentena

Utilização Distribuição do germoplasma

Cultivo in vitro Crescimento lento

Cultivo in vitro Criopreservação

Cultivo in vitro Iniciação e multiplicação

Cultivo in vitro de célulase tecidos animais: sêmen,ovócitos, embriões e célulassomáticas

3. CONSERVAÇÃO DA DIVERSIDADE AINDA EXISTENTE

Genética : uso de marcadores moleculares neutros (microssatélites) para estudar o impacto da deriva genética, do endocruzamento e do fluxo gênico entre e/ou dentro das populações.

Genômica

http://cen4gen.org/index.php/genome-services/wildlife-and-conservation-genomic-services/

4. TRATAMENTO DE UM CONFLITO DE DIFÍCIL SOLUÇÃO

1/3

1%

10%

24%

31%

34%

Cultivos diversos

Grãos e cereais

Pradarias e pastagens

Florestas

Usos diversos

DISTRIBUIÇÃO DA SUPERFÍCIE HABITÁVEL DA TERRA

Para alimentar 9,5 bilhões depessoas em 2050 será necessárioum aumento da produção dealimentos de 60 a 70 % sobre osníveis de 2006

CRESCIMENTO

4. TRATAMENTO DE UM CONFLITO DE DIFÍCIL SOLUÇÃO

Klümper W, Qaim M (2014) A Meta-Analysis of the Impacts of Genetically Modified Crops. PLoS ONE 9(11)

Pesticidas - 27%, Produção + 22%Rendimento dos produtores + 68%

ENGENHARIA GENÉTICA

TECNOLOGIA AGRÍCOLA

Resistência a insetosResistência a vírus

Tolerância a herbicidas

Rotação de culturas, adubação verde, manejo de pragas e de nutrientes, plantio direto com uma cobertura na superfície do solo

4. TRATAMENTO DE UM CONFLITO DE DIFÍCIL SOLUÇÃO

A PERCEPÇÃO PÚBLICA

Argumentos racionais

Incerteza, ambiguidade Necessidade de um marco

regulatório

Argumentos políticos

Argumentos religiosos

Precisam-se de 13 anos e 135 milhões de dólares para desenvolver um traço novo e responder ao processo regulatório de cada OGM.

Só o processo regulatório demanda 75 novosestudos e demora de 5 a 7 anos

4. TRATAMENTO DE UM CONFLITO DE DIFÍCIL SOLUÇÃO

A edição gênica com CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)

Os mecanismos naturais da célula tendem a reparar o corte sítio-dirigido, produzindo-se

alguns erros (mutação de ponto, deleção) e possibilitando a inserção de um transgene.

5. ERRADICAÇÃO DE ESPÉCIES INVASORAS ?

http://baynature.org/article/re-coding-conservation/

5. ERRADICAÇÃO DE ESPÉCIES INVASORAS ?

“To build an endonuclease gene drive, an endonucleasetransgene must be inserted in place of a natural sequence thatit can cut. If it can efficiently cut this sequence in organisms withone transgene and one natural locus, reliably induce the cell tocopy the transgene, and avoid being too costly to the organism,it will spread through susceptible wild populations.” (K.M.Esveltet al., 2014)

GENE DRIVES

6. RECRIAÇÃO DE FORMAS DE VIDA EXTINTAS ?

ORGANISMOS EXTINTOS

Sequenciamento de animais extintos, como os dois mamutes (Mammuthus primigenius) congelados no permafrost da Sibéria, 60 mil e 20 mil anos atrás.

Para recriar o mamute, seria necessário

complementar as partes do genoma faltantes com

sequências de elefante africano; substituir, em um

zigoto, o genoma do elefante africano pelo do

mamufante; inseminar artificialmente uma fêmea

de elefante africano e aguardar dois anos até a

cria nascer. Esta seria, provavelmente, muito

parecida ao mamute, mas qual seria o destino

desses animais?

7. CRIAÇÃO DE NOVAS FORMAS DE VIDA ?

Synthia, 2010 (Mycoplasma laboratorium) / I. Craig Venter

BIOSSEGURANÇAAspectos preocupantes.

Necessidade de sistemas de contenção

para impedir a liberação de organismos

sintéticos no ambiente

Biotecnologia: ensino e divulgação http://[email protected]

MUITO OBRIGADA!