Dentre os diversos meios à disposição dos interessados na aquisição de conhecimentos a Internet apesar da sua aparição recente constitui já um dos mais atraentes e poderosos.
No âmbito da Acção de Formação à Distância A-06_ A biologia molecular e a humanidade, escolheu-se este tema pelo que tem de actual e polémico e pelo desejo de aprofundar conhecimentos que são apenas aflorados nos curricula de Biologia do Ensino Secundário.
Alimentos transgénicos
Os alimentos transgénicos são constituídos ou admitem na sua composição material com origem em organismos geneticamente modificados – organismos transgénicos. Esta manipulação é levada a cabo pela engenharia genética com a sua enorme capacidade para criar espécies novas a partir da combinação de genes de espécies existentes, por tanto, combinando também as suas características. Culturas com genes de insectos para que produzam toxinas insecticidas, ou tomates com genes de peixes para atrasar a maturação são uma realidade que temos de enfrentar nos nossos dias.
A novas tecnologias de engenharia genética são da maior importância para os cientistas da alimentação porque são ferramentas poderosas para alterar as propriedades e condições de processamento dos alimentos.
Técnicas básicas da engenharia genética
A engenharia genética define-se como sendo a manipulação artificial de genes, nomeadamente a transferência de genes de um organismo para outro. Uma designação mais ampla é tecnologia de recombinação de DNA. Dois exemplos típicos são o fabrico respectivamente de plantas do tabaco resistentes aos herbicidas e de tomates imunes à degradação por longo transporte e armazenamento. O resultado final é sempre o mesmo: a obtenção de organismos contendo genes diferentes no seu genoma: daí a definição de organismos transgénicos.
A tecnologia de recombinação de DNA baseia-se na utilização de vectores (transportadores de DNA), como plasmídeos de bactérias ou vírus, que transportam como seus, DNA estranho neles inserido e consequentemente replicáveis. Por outras palavras o DNA de plantas ou animais é clonado mediante a sua inserção em bactérias ou vírus.
Ferramenta importante na tecnologia genética, a clonagem de DNA exige, antes de mais, que tanto o DNA estranho como o do vector sejam compatíveis entre si; tarefa de que encarregam as chamadas enzimas de restrição bacterianas , assim chamadas por cortarem o DNA (tesouras químicas) em pequenos fragmentos. Um exemplo de enzima de restrição é a EcoRI, comercializada a partir da Escherichia coli. A EcoRI reconhece a sequência de nucleótidos GAATTC e, cortando o DNA entre a guanina e a adenina, acaba por deixar duas terminações livres de cadeia simples, ao retirar uma porção intermédia da cadeia dupla de DNA; estas terminações livres podem agora ser unidas, por ligações de hidrogénio, a terminações complementares de um fragmento de outra molécula de DNA obtido com recurso à mesma enzima de restrição ( figura 1).
O passo seguinte na clonagem do DNA, utiliza este processo para inserir esse DNA num vector adequado; este pode ser um plasmídeo ( figura 2) ou um vírus bactériófago.
A bactéria modificada, com um gene estranho no seu plasmídeo, vai reproduzir-se fazendo assim cópias desse gene.
Convém notar que usando os vírus para clonar genes de interesse, como estes são parasitas, têm de ser reintroduzidos nos seus hospedeiros antes que possam replicar o DNA recombinado.
Todo um genoma pode ser cortado por enzimas de restrição, sendo muitos dos fragmentos de DNA resultantes passíveis de inserção em numerosos vectores adequados. Estes vectores podem ser cultivados e a correspondente informação genética armazenada e sempre recuperável, como se de uma verdadeira biblioteca de genes se tratasse; daí o nome de biblioteca genómica aplicado ao conjunto de fragmentos clonados de um genoma. Mas também se podem construir bibliotecas utilizando DNA complementar (cDNA), para o que se recorre à enzima transcriptase inversa que cataliza a reacção RNA ® DNA.
Mais recentemente, tornou-se possível construir cromossomas artificiais clonáveis em leveduras ( Sscharomyces cervisiae). Diferentemente dos vectores bacterianos e virais, os cromossomas artificiais de levedura ( YACs) podem unir-se a milhões de nucleótidos de DNA estranho , e assim serem replicados. Infelizmente, o uso de YACs é tão complexo e dispendioso que o torna actualmente limitado ao genoma humano.
Em animais uma técnica de engenharia genética utiliza micromanipuladores que inserem DNA estranho no núcleo de células fecundas. Outra metodologia mais recente é a biolalística, técnica que emprega microprojécteis em alta velocidade para transportar DNA a células ou organismos.
O fabrico de organismos transgénicos
Nas plantas, o problema principal que se levanta no fabrico de organismos transgénicos tem a ver com o facto de o seu DNA, contrariamente ao dos plasmídeos bacterianos, não poder recombinar-se com DNA estranho utilizando directamente enzimas de restrição; nem podem as células vegetais ser modificadas com facilidade por absorção de DNA.
A melhor maneira de resolver o problema consiste em recorrer a parasitas que contenham genes especiais afim de inserir o seu DNA nos genomas vegetais. Um bom exemplo é a bactéria Agrobacterium tumefaciens (produz tumores nas plantas), que pode transferir um plasmídeo, chamado Ti, com um gene de interesse incluído, para o DNA da planta hospedeira.
Para obter uma planta totalmente transgénica é feita uma cultura in vitro de tecidos da planta que formam uma massa de células indiferenciadas. A cultura é infectada com a bactéria geneticamente modificada, por exemplo, com um gene responsável pela resistência aos herbicidas. Um tratamento com herbicida fará com que sobrevivam apenas as células que incorporaram o DNA estranho – transgénicas. A partir de cada uma destas células induz-se, pela acção de hormonas, a formação de uma planta completa. Deste modo toda a planta será transgénica.
Nos animais a técnica usada para introduzir genes estranhos em determinado genoma utiliza partículas de metal impregnadas com esses genes. Estas são bombardeadas (biobalística) sobre as células a modificar, fazendo com que os novos genes se liguem, no núcleo, ao DNA próprio. Tratando-se de células ovo é claro que os embriões e animais resultantes do desenvolvimento de células com genoma modificado serão transgénicos.
Objetivos de engenharia genética em plantas e animais
Em plantas, trata-se de obter:
- Resistência das colheitas aos herbicidas, insectos, doenças e seca;
- Redução da fotorespiração em colheitas C3;
- Fixação do azoto atmosférico por plantas de cultivo;
- Tolerância aos solos salinos e às cheias;
- Aumento do valor nutritivo das proteínas armazenadas;
- Tolerância ao frio em colheitas tropicais e subtropicais;
- Aumento do período de armazenamento de frutas e vegetais;;
- Aumento da produtividade em plantas ornamentais e alimentares;
- Lípidos para utilização nutricional e industrial;
- Vacinas contra doenças do homem;
- Fibras de algodão poliester;
- Plásticos biodegradáveis;
- Lubrificantes industriais;
- Componentes de sabões e detergentes;
- Drogas e outros produtos farmacêuticos.
Em animais, trata-se de obter:
- características "humanas" (cobaias em pesquisas laboratoriais desenvolvendo doenças humanas)
- dadores de órgãos – xenotransplantes;
- produção de proteínas;
- produção de hormonas;
- produção de leite com proteínas para tratamentos de saúde.
Engenharia genética e alimentação
Uma das aplicações mais preocupantes da engenharia genética é a que diz respeito ao campo da alimentação, com a produção de alimentos e ingredientes alimentares a partir de organismos geneticamente modificados. Com o sucesso de muitos dos objectivos apontados atrás é evidente que se processa, neste momento, uma revolução à escala mundial nas matérias primas básicas da alimentação humana, em todos os níveis das cadeias alimentares. Referem-se alguns exemplos:
· o uso de plantas resistentes aos herbicidas, insectos e doenças (ex. soja, batatas, legumes e cereais);
· uso de legumes e cereais com proteínas ricas em determinados aminoácidos que estão em falta nas suas próprias proteínas ( ex: feijão comum com proteínas ricas em metionina de soja e noz do Brasil);
· uso de grande quantidade de enzimas cujas propriedades podem ser alteradas por engenharia genética - 1) a estabilidade, 2) o pH de actividade óptima, 3) as características de ligação do cofactor e de regeneraçaõ, 4) a especificidade do substrato, 5) a eficiência na conversão substrato ® produto e 6) a facilidade de imobilização.
O grande problema que se levanta com a vulgarização deste tipo de alimentos e sua utilização em larga escala é o desconhecimento dos riscos para a saúde humana.
Alguns perigos apontados são:
· a ingestão de novas substâncias tóxicas;
· a diminuição da qualidade nutricional dos alimentos;
· a alteração das quantidades de nutrientes e a modificação da sua absorção ou metabolismo;
· mais reacções alérgicas provocadas pelas novas proteínas;
· diminuição a acção dos antibióticos devido à ingestão de genes antibiótoco-resistentes.
Apesar destes alertas, a tendência para o aumento e generalização do uso de transgénicos parece irreversível
Um dos principais argumentos dos defensores da biotecnologia é, dizem, a possibilidade de aumentar as produções, e poder satisfazer as necessidades crescentes de alimentos de uma população que aumenta constantemente. A este argumento pode contrapor-se que há outras possibilidades de intervir na agricultura, melhorando solos irrigação, etc, antes de recorrer a estas tecnologias. Parece, assim, que os interesses financeiros das grandes companhias internacionais que comandam a biotecnologia são, na realidade, a razão mais forte.
Este foi o trabalho possível dentro dos condicionalismos que o tempo disponível e a altura do ano impõem a um Professor.
Também a inexperiência na pesquisa através da Net levou a uma utilização porventura bastante deficiente do imenso potencial desta rede. Procurando apenas pelas associações de palavras alimentos transgénicos, animais transgénicos, plantas transgénicas obtêm-se centenas de sites entre os quais há que seleccionar rapidamente os de maior interesse tarefa essa que exige tempo. Assim, foram escolhidos apenas alguns, cujo título sugeria abertamente tratar dos assuntos que interessavam.
Este trabalho constitui uma abordagem dum tema extremamente vasto, da maior actualidade, muitíssimo polémico, que deve ser o mais possível divulgado à população em geral, de tal modo que esta fique em condições de se manifestar e fazer escolhas com base em informação correcta e não manipulada. Alimentos transgénicos colocam grandes problemas e suscitam reacções contrárias à sua utilização sem regulamentos e informação completa aos consumidores. Um exemplo encontrado é a posição dos "Médicos e Cientistas pela Aplicação Responsável da Ciência e da Tecnologia" com a Declaraçãohttp://www.psrast.org/declport.htm
FENNENA, O.R.(1999) – Food Chemistry, 3/e. Marcel Dekker, Inc., New York. Basel, 1069 p.
MOORE, R., CLARK, W.D.& VODOPICH, D.S.(1998) – Botany, 2/e. WCB/ McGraw – Hill, 919 p.
Ingenharia genética: http://ww2.grn.es/avalls/
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