Cientistas criam cromossomo 100% sintético

Uma equipe global de pesquisadores construiu cinco novos cromossomos sintéticos de leveduras, o que significa que 30% do material genético de um organismo chave foi trocado por substitutos artificiais. Essa é uma entre várias descobertas que fazem parte de um pacote de sete artigos a serem publicados em 10 de março de 2017 como capa da Science.

cromossomos sintéticos de leveduras
Cromossomos sintéticos de leveduras

Lideradas pelo geneticista Jef Boeke – do centro Langone da Universidade de Nova Iorque (NYU Langone) – e uma equipe de mais de 200 autores, as publicações são as mais recentes vindas do Projeto Fermento Sintético (Sc2.0). Ao final do ano, o consórcio internacional espera ter projetado e construído um microrganismo vivo e unicelular, o fermento de fermento biológico (S. cerevisiae), no qual todos os 16 cromossomos – estruturas que contêm DNA – são sintéticos.

Como programadores de computador, cientistas adicionam faixas de DNA – ou removem pedaços – a cromossomos de humanos, plantas, bactérias e leveduras, na esperança de evitar doenças, fabricar medicamentos ou fazer comidas mais nutritivas. O fermento biológico há muito tempo serve como um importante modelo de pesquisa, pois suas células compartilham muitas características com as humanas, mas são mais simples e fáceis de serem estudadas.

Cinco novos cromossomos sintéticos abrem caminho para o primeiro genoma artificial
Cinco novos cromossomos sintéticos abrem caminho para o primeiro genoma artificial

“Este trabalho prepara o palco para a conclusão de genomas projetados e sintéticos que resolvam necessidades não satisfeitas na medicina e na indústria”, diz Boeke, diretor do Instituto de Genética de Sistemas da NYU Langone. “Além de qualquer aplicação, os estudos confirmam que sistemas e softwares recentemente criados podem responder questões básicas sobre a natureza da maquinaria genética, reprogramando os cromossomos de células vivas”.

Em março de 2014, o Sc2.0 construiu com sucesso o primeiro cromossomo sintético de levedura (cromossomo sintético 3 ou synIII) composto de 272.871 pares de base, as unidades químicas que compõem o código de DNA. A nova leva de estudos consiste em uma visão geral e cinco artigos descrevendo a primeira montagem de cromossomos sintéticos synII, synVI, synX e synXII de levedura. Um sétimo estudo fornece uma primeira visão das estruturas 3D dos cromossomos sintéticos no núcleo celular.

Projeto de Escrita do Genoma visa sintetizar séries completas de cromossomos (genomas) de humanos e vegetais
Projeto de Escrita do Genoma visa sintetizar séries completas de cromossomos (genomas) de humanos e vegetais

Muitas tecnologias desenvolvidas no Sc2.0 servem como base para o Projeto de Escrita do Genoma (GP-write, na sigla em inglês), uma iniciativa relacionada que visa sintetizar séries completas de cromossomos (genomas) de humanos e vegetais nos próximos dez anos. O GP-write teve seu encontro na cidade de Nova Iorque hoje dia 9 de maio de 2017.

Produção global

Para começar a sintetizar um cromossomo de levedura, pesquisadores precisam primeiro projetar milhares de alterações. Algumas permitem aos pesquisadores mover pedaços de cromossomos, simulando um processo evolutivo rápido e de alta potência. Outras alterações removem pedaços do código de DNA que estudos anteriores revelaram que dificilmente teriam alguma função. Desta forma, bibliotecas de cepas alteradas de levedura podem ser analisadas, em busca daquelas que possuam as características mais úteis.

Com as alterações feitas, a equipe começa a montar sequências de DNA editado e sintético em pedaços cada vez maiores, que são finalmente introduzidos em células de levedura. Uma vez lá dentro, a maquinaria celular termina de construir o cromossomo. Uma grande inovação apresentada no lote de artigos envolve esse último passo.

A montagem de cromossomos sintéticos completos será possível em alguns anos.
A montagem de cromossomos sintéticos completos será possível em alguns anos.

Antes, os pesquisadores precisavam terminar de construir um pedaço do cromossomo antes de poder começar a trabalhar no próximo. As rotinas do processo de sequenciamento são “gargalos”, diz Boeke, o que torna o processo lento e aumenta os custos. Os atuais artigos possuem diversos esforços para “paralelizar” a montagem de cromossomos sintéticos.

Laboratórios ao redor do mundo sintetizaram diferentes pedaços em cepas de levedura que eram, então, cruzadas para produzir rapidamente leveduras prósperas, com um cromossomo inteiramente sintético e, em alguns casos, com mais de um. Um estudo liderado por Leslie Mitchell, do laboratório de Boeke na NYU Langone, descreveu a construção de uma cepa contendo três cromossomos sintéticos.

“Etapas podem ser cumpridas ao mesmo tempo em vários locais e, no final, integradas, assim como laptops de rede que criam um supercomputador global”, diz Mitchell.

Equipes construíram fragmentos do cromossomo sintético XII (synXII)
Equipes construíram fragmentos do cromossomo sintético XII (synXII)

No processo, a equipe global aprimorou uma série de inovações e conseguiu entender melhor a biologia da levedura. Uma equipe na Universidade Tsinghua, por exemplo, liderou um esforço no qual seis equipes construíram fragmentos do cromossomo sintético XII (synXII), que depois foram integrados em uma molécula final com mais de um milhão de pares de bases (uma megabase). Esse cromossomo sintético, o maior até hoje, é apenas 1/3000 do que seria preciso para construir uma molécula do genoma humano, então ainda será necessário desenvolver novas técnicas com este objetivo.

Além disso, experimentos demonstraram que mudanças drásticas podem ser feitas em genomas de levedura sem matá-los, diz Boeke. Cepas de levedura, por exemplo, sobreviveram a experiências nas quais seções do código de DNA eram transferidas de um cromossomo para outro, ou até trocadas entre espécies de leveduras, com pouco efeito. Organismos geneticamente flexíveis (plásticos) fazem uma boa plataforma para a engenharia que talvez seja necessária para aplicações futuras.

Fonte: NYU Langone Medical Center – New York

Os melhores documentários sobre a ciência e o espaço

Ao contrário de muitos programas de TV, geralmente voltados apenas para entretenimento, alguns periódicos surgiram com excelente conteúdo que transformam a vida e incentivam a nossa busca de conhecimento.

Desde o início deste século, a ciência (especialmente a espacial), tornou-se um tema favorito para os produtores por causa do crescente interesse e curiosidade entre as pessoas para conhecer a realidade.

Documentários excelentes foram produzidos nos anos recentes. Veja abaixo algumas indicações de séries espaciais e documentários fará você desenvolver um forte interesse na ciência e no espaço.

Cosmos: Uma odisseia no espaço-tempo (2014)

A série é um remake de um popular programa de TV ” Cosmos: A Personal Voyage ”, que foi transmitido em 1980. Esta adaptação moderna obteve uma classificação de 9,4 em 10 nas métricas da IMDB .

O show é apresentado pelo astrofísico Neil deGrasse Tyson, que, como um jovem estudante do ensino médio, foi inspirado por Carl Sagan.

Consiste em 13 episódios surpreendentes (tempo apróximadamente de 40 a 45 minutos). Se você está interessado em Espaço e Aprendizagem Ciência, eu recomendo fortemente assistir a temporada inteira.

A série está disponível no Netflix, você pode assistir através deste link: http://www.netflix.com/search/cos?jbv=80004448&jbp=0&jbr=0

O documentário de ficção científica foi ao ar em 09 de março de 2014, estreou na rede Fox e no canal National Geographic. Desde então, a data de lançamento para a segunda temporada não foi confirmada.

Veja também: Segunda temporada de “Cosmos” prevista para 2017?

Além do Cosmos – Mecânica Quântica (2011)

Essa é mais uma série de documentários que descorem sobre as descobertas fantásticas feitas pelos físicos, cosmólogos, e pesquisadores das micropartículas.

Esses que são os cientistas mais inteligentes, de QI mais alto em toda a classe científica foram obrigados a admitir que os ocultistas os paranormais e psíquicos de todos os tempos estavam certos, existem sim universos paralelos, e dali que vem as almas desencarnadas, é dali que vem os “Deuses” e demônios míticos, e ali que estão os chakras, a consciência, e os poderes da mente.

Eles estão tendo de lidar com a oposição de seus colegas de outras áreas cientificas, que possuindo QI bem mais baixo, sendo pessoas muito mais limitadas, acabam por não entender nada.

Através do “buraco de minhoca” por Morgan Freeman (2010)

Através do “buraco de minhoca” irá explorar os mistérios mais profundos da existência até as perguntas que têm intrigado a humanidade para a eternidade. De que somos feitos? O que havia antes do começo? Estamos realmente sozinhos? Existe um criador? Essas perguntas foram ponderadas pelas mentes mais requintadas da raça humana.

Agora, a ciência evoluiu para o ponto em que fatos e evidências concretas podem ser capazes de nos fornecer respostas em vez de teorias filosóficas. Através do “buraco de minhoca” reunirá as mentes mais brilhantes e as melhores idéias (dos limites da ciência, astrofísica, quântica, teoria das cordas e muito mais) para revelar a verdade extraordinária do nosso Universo.

Através do “buraco de minhoca” é uma série documental de ciência norte-americana narrada e pelo ator americano Morgan Freeman. Sua primeira exibição foi nos Estados Unidos em 9 de junho de 2010.

Viagem aos limites do Universo (2008)

Viagem aos limites do Universo é um documentário transmitido pela National Geographic e pela Discovery Channel. Ele documenta uma viagem espacial da Terra para a borda do próprio universo . A edição americana foi narrada por Alec Baldwin e a edição britânica de Sean Pertwee.

No documentário é possível entender o que acontece nos limites do universo observável. A viagem parte da terra e continuará por todo o universo conhecido.

O documentário tem 91 minutos e foi transmitido em 7 de dezembro de 2008.

Como surgiu a Física Quântica

A Física Quântica surgiu como a tentativa de explicar a natureza naquilo que ela tem de menor: os constituintes básicos da matéria e tudo que possa ter um tamanho igual ou menor. Em outras palavras, tudo o que é maior do que um átomo está sujeito a leis da física clássica. Por exemplo, elas sofrem a atração da gravidade, as leis da inércia, ação e reação, e por aí vai. Mas quando analisamos tamanhos menores que um átomo, tudo muda e as regras da física clássica já não valem mais. Foi preciso então admitir que era necessário outras leis para lidar com essa realidade, e também uma física totalmente nova, que ficou conhecida como Física Quântica.

Tudo começou em 1900, quando o físico alemão Max Planck introduziu a ideia de que a energia era enviada em “pacotes” chamados quanta (meio que parecido com a transmissão de dados pela internet), com o fim de derivar uma fórmula para a dependência da frequência observada com a energia emitida por um corpo negro.

Em 1905, Einstein explicou o efeito fotoelétrico por um postulado sobre que a luz, ou mais especificamente toda a radiação electromagnética, pode ser dividida num número finito de “quanta de energia”, que são localizados como pontos no espaço.


Efeito Fotoelétrico: Postulados de Einstein

A física quântica é uma parte da Física que se diz ser “não intuitiva“. Isso quer dizer que muitas partes dela parecem não ser verdade, mas são. Por exemplo, a dualidade onda-partícula diz que partículas se comportam ora como partículas ora como ondas. É uma afirmação no mínimo estranha, bizarra. Mas é o que acontece no mundo real. No nosso dia-a-dia achamos que vivemos num planeta plano, mas não é verdade: nosso mundo é arredondado, num formato chamado esferoide.

Como a física quântica é não intuitiva, ela foi considerada uma falsa teoria. O próprio Einstein (que foi um dos fundadores da física quântica) acreditava que a física quântica estava errada. Mas com o passar do tempo percebeu-se que ela explicava tão bem o resultado das experiências, que tinha de ser verdade.

O mundo em que vivemos é feito de átomos. Os átomos são feitos de coisas ainda menores chamadas quarks e elétrons. Ainda não sabemos se os quarks são feitos de coisas ainda menores. Os átomos, elétrons, quarks e outra coisa tão pequena que ainda não sabemos muito sobre ela, chamada fóton, têm comportamentos bizarros de vez em quando: nunca podemos saber exatamente onde estão. Não é por falta de instrumentos potentes, é uma lei da física, chamada Princípio da Incerteza de Heinsenberg, que diz que nunca saberemos a exata posição das coisas. Nunca saberemos onde os elétrons de um átomo estão exatamente. Nunca.

É algo estranhíssimo, mas é a verdade. Há elétrons que, inclusive, somem de um lugar e reaparecem em outro, algo como um teletransporte. Não dá para ver que caminho seguiram para ir de um lugar a outro, só sabemos que eles fazem isso.

Há átomos, como o de Urânio que, do nada, explodem. Nunca sabemos que átomos vão explodir, ou quando, só sabemos que alguns vão e outros não. Aparentemente, nada faz eles explodirem, mas eles explodem. Irritou tanto a Einstein que ele disse sua famosa frase “Deus não joga dados”.

Fonte: wikibooksastropt e unicamp