Biologia sintética no mercado

Produtos de varejo contendo ingredientes fabricados com o uso de uma técnica avançada de engenharia, conhecida por biologia sintética, começam a aparecer nas prateleiras das lojas.

Um detergente líquido para lavar roupas da Ecover, empresa belga, contém um óleo produzido por algas cujo código genético foi alterado com a aplicação da biologia sintética. A sequência de DNA da alga foi alterada em laboratório, segundo Tom Domen, gerente da Ecover. A empresa classifica o óleo à base de algas como um substituto “natural” para o óleo de palmiste.

A biologia sintética, destinada originalmente à produção de biocombustíveis, existe há 20 anos, mas só recentemente passou a ser usada em segmentos como cosméticos, sabores e fragrâncias.

A Unilever anunciou pouco tempo atrás que estava usando óleo de algas de uma empresa chamada Solazyme na composição do seu popular sabonete Lux. Mas, em um exemplo de como as empresas podem estar receosas em divulgar o uso da biologia sintética, não está claro se o óleo no Lux foi criado a partir de um processo sintético.

A Solazyme revela que usa substâncias como o coalho, empregado também na fabricação de queijos e que requer uma enzima chamada quimosina. Os estômagos de bezerros eram normalmente utilizados para a obtenção dessa enzima. Mas, desde o final dos anos 1990, a quimosina tem sido gerada por um micróbio cujo código genético foi alterado com a inserção de um gene bovino. Esse processo é o mais utilizado nos EUA.

Mas a biologia sintética envolve técnicas que alteram o código genético de forma mais ampla. Entre elas, a “síntese de genes artificial” —na qual o DNA é criado em computadores e inserido em organismos— e outros métodos de mudança das sequências de DNA e dos genes para alterar suas funções. Tais técnicas são usadas para induzir bactérias, fungos e outros organismos a produzir substâncias que eles normalmente não produzem.

De acordo com o ETC Group, organização que estuda novas tecnologias, a Ecover é a única companhia que confirma publicamente o uso da biologia sintética para criar um ingrediente de um produto específico, seu detergente Ecover Natural Laundry Liquid.

A Ecover compra o óleo de algas da Solazyme, que antes se apresentava como uma empresa de biologia sintética, mas retirou o termo de seu site. A Solazyme descreve o organismo que produz o óleo como “uma cepa otimizada” de algas unicelulares “que existem há mais tempo do que nós”.

“Usamos a biologia molecular e a fermentação industrial para produzir óleos de algas renováveis e sustentáveis, que ajudam a aliviar a pressão sobre os frágeis ecossistemas próximos à linha do equador”, disse Jill Johnson, diretor de sustentabilidade da empresa.

Ambientalistas e grupos de consumidores, no entanto, querem que a Ecover informe o uso da biologia sintética em seu novo óleo. Os grupos reconhecem que o óleo Solazyme em si não contém ingredientes geneticamente modificados no significado convencional do termo. Na verdade, o organismo que produz o óleo é que foi alterado geneticamente.

Mas eles argumentam que etiquetar produtos que contêm tais ingredientes como “naturais” dá uma falsa impressão.

Atualmente, esse mercado está desregulado. Um comitê científico da Convenção sobre Diversidade Biológica da ONU deve discutir esse florescente campo científico e as potenciais implicações regulatórias em um encontro neste mês.

Domen disse que já houve um debate interno sobre o uso do óleo de algas, mas que os benefícios ambientais se sobrepõem às preocupações sobre qualquer reação negativa dos consumidores.

A Ecover diz que está trabalhando “para identificar a melhor forma de passar essa informação” na rotulagem de seu detergente.

Bibliografia:http://www.gazetadopovo.com.br/mundo/new-york-times/conteudo.phtml?id=1477018&tit=Tecnica-de-biologia-sintetica-chega-a-prateleiras-das-lojas

Engenharia genética vs biologia sintética

As duas áreas são diferentes. Na engenharia genética, o principal objetivo é alterar organismos inserindo em seu DNA genes que lhes dão novas características (soja, milho, tomate e outros vegetais resistentes a determinadas pragas que atacam as lavouras ou com enriquecimentos nutricionais, por exemplo). De início, é preciso identificar o gene de interesse em organismos naturais, como o gene de resistência a um herbicida presente em uma bactéria. O gene é então inserido em outro organismo, como um ‘transplante molecular’, o que resulta em um ser transgênico. Os produtos da engenharia genética já são reais há anos, seja em plantas transgênicas cultivadas e consumidas no mundo todo ou na produção de medicamentos (insulina e outros).

Na engenharia genética, um gene é isolado de um organismo natural e inserido em um novo hospedeiro, conferindo-lhe a característica desejada. Na biologia sintética, vários genes são selecionados para construir circuitos gênicos, que serão testados e inseridos no hospedeiro para gerar as aplicações de interesse. 

Na biologia sintética, os passos intermediários entre o isolamento dos genes de interesse e a geração do produto final mudam totalmente. Em primeiro lugar, a grande complexidade dos sistemas construídos nessa nova área requer uma ampla coleção de genes com diferentes funções. Além disso, estes precisam ser conectados uns aos outros, em um processo denominado ‘padronização’ – é como converter os genes em peças encaixáveis, semelhantes às de um quebra-cabeça ou brinquedo de montar. Após a padronização, as peças selecionadas são usadas para construir circuitos gênicos, que funcionam como circuitos eletrônicos. Uma vez implantados nos organismos hospedeiros, esses circuitos permitem a realização das tarefas específicas desejadas pelos pesquisadores.

Antes da introdução do circuito de genes no hospedeiro final, são elaborados modelos matemáticos que permitem simular seu comportamento em computadores. Isso possibilita revisar o projeto de engenharia e fazer modificações que melhorem o desempenho. Após confirmar, em novas simulações, que o sistema funciona como desejado, ele é introduzido nos hospedeiros adequados, que podem ser bactérias, plantas ou até células de mamíferos. 

Os ciclos de padronização-simulação-validação compõem a grande inovação que a biologia sintética proporciona para a engenharia de sistemas biológicos e envolvem a colaboração entre profissionais de diferentes campos, como biologia, agronomia, medicina, física, matemática e química. 

As possibilidades dessa engenharia de sistemas biológicos são tão amplas que a imaginação parece ser o limite para o que é possível realizar. Os exemplos citados no início deste artigo, por exemplo, parecem exercícios de futurologia, mas são resultados reais. Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley (EUA), desenvolveram um circuito gênico que, implantado na bactériaEscherichia coli, permite que esta reconheça e invada células cancerígenas, atuando como um sistema que direciona a liberação de drogas em tumores. Em outro trabalho, na Universidade de Emory (EUA), foi desenvolvida uma bactéria capaz de ‘nadar’ em direção a um poluente ambiental e liberar enzimas que degradam esse composto – gerando, portanto, um processo de biorremediação.

Outros exemplos têm aparecido em publicações científicas, com frequência cada vez maior. A maior parte das aplicações obtidas ainda não chegou ao nosso cotidiano, mas os estudos comprovam que esses cenários são possíveis. Um produto da biologia sintética que já começou a ser produzido é um medicamento destinado a combater a malária. A droga artemisina, antes extraída de plantas, está sendo obtida com o uso de circuitos construídos por engenharia gênica: um precursor da substância é produzido por uma levedura reprogramada e transformado em artemisina por outros processos. O processo torna o medicamento mais barato e permite um fornecimento mais estável, o que deverá ajudar no controle da doença.

A velocidade com que vêm surgindo novos resultados das pesquisas em biologia sintética indica que esse novo campo, em poucos anos, poderá gerar muitos outros produtos, com diferentes aplicações, trazendo efetivos benefícios à sociedade.

Bibliografia:http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/2014/315/desafios-da-biologia-sintetica

O que é biologia sintética?

Apesar de não ter uma definição precisa , muitos consideram a Biologia Sintética como uma nova abordagem de Engenharia Genética ou simplesmente uma nova fase da Bioengenharia. Essa nova abordagem consiste em fazer o que chamávamos de "Engenharia Genética" ser de fato uma engenharia, utilizando conceitos fundamentais—como camadas de abstração, padronização de códigos, design orientado ao usuário e busca de alternativas mais baratas e reproduzíveis de desenvolvimento de projetos—para modificar (micro)organismos buscando uma aplicação prática para resolução de problemas. Biologia Sintética não se trata apenas de técnicas ou metodologias novas, mas de como aplicar, utilizar e desenvolver as mesmas.

Essa nova fase da Biotecnologia é principalmente resultado de projetos Big Data (grande (volume) de dados) e da diminuição de custos para sequenciar e sintetizar códigos genéticos . Tal situação facilitou as possibilidades de construção e análise de novas sequências de DNA. São tecnologias fundamentais que propiciaram o ambiente interdisciplinar da biotecnologia de ponta a desenvolver novas abordagens para facilitar e acelerar o desenvolvimento de projetos na área.

O termo “Biologia Sintética”, usado inicialmente em 1912 (e quase não sendo usado em publicações até o início dos anos 2000), renasceu principalmente a partir da união interdisciplinar de biólogos e engenheiros elétricos na região de Boston nos EUA em 2003, mesma época e local onde se originou o iGEM. Ganhou ainda mais frequência em publicações científicas, bem como na mídia, após o anúncio da construção de uma célula com DNA completamente sintetizado quimicamente em 2009 , gerando outro uso ao termo: reconstrução genômica com DNA quimicamente sintetizado .

Ainda há um grande caminho para se desenvolver sistemas biológicos perfeitamente engenheiráveis e preditíveis , contudo enormes avanços e excelentes resultados já foram obtidos utilizando-se a abordagem da Biologia Sintética, como por exemplo o desenvolvimento mais acessível da Artemisina (medicamento contra malária) por biossíntese via micro-organismos engenheirados .
Faz parte do processo de design proposto pela Biologia Sintética construir invenções humanas mais seguras. Há a preocupação da comunidade internacional em observar como um micro-organismo modificado poderia interagir com o ambiente: qual é seu grau de adaptação ambiental, seu potencial evolutivo e, principalmente, como conter o “vazamento” da informação genética para outros micro-organismos . Nesse sentindo, existe um esforço que atende à necessidade da educação a respeito do tema, no qual o iGEM e outras iniciativas operam, levando informações ao público para evitar políticas baseadas no preconceito e na falta de informação que possam interromper o desenvolvimento da Biologia Sintética,uma ferramenta potencialmente poderosa para os desafios de saúde global e problemas ecológicos .

Bbliografia: http://synbiobrasil.org/st/o_que/

Conclusão:A importância dos fungos

Os fungos são organismos eucariontes que apresentam nutrição heterotrófica, ou seja, não conseguem produzir seu próprio alimento. Seus principais representantes são os cogumelos, orelhas-de-pau, leveduras e bolores. Algumas espécies de fungos trazem grandes prejuízos aos seres humanos, como a deterioração de alimentos, doenças como candidíase, pano branco, micoses, aspergilose pulmonar etc., no entanto, outras espécies são extremamente importantes, como veremos a seguir.

Como dissemos anteriormente, os fungos são organismos heterótrofos e se alimentam de moléculas orgânicas retiradas da matéria orgânica. Essa matéria orgânica da qual eles retiram essas moléculas é proveniente de cadáveres e restos de plantas e animais. Por esse motivo, eles são chamados de saprófagos e, juntamente com as bactérias, decompõem a matéria orgânica, fazendo a reciclagem de nutrientes na natureza e impedindo o acúmulo de lixo orgânico.

Algumas espécies de fungos como o Agaricus campestris e o Lentinus edodes, conhecidos respectivamente como champignon e shitake, são amplamente utilizados no preparo de diversos pratos da gastronomia.

Além desses fungos, há os que são utilizados na fabricação de queijos, como o Penicillium roqueforti,utilizado na produção do queijo roquefort, e o Penicillium camembertii, utilizado na fabricação do queijo camembert.

Já as leveduras, como o Saccharomyces cerevisae, são empregadas na fabricação de alimentos como pães, roscas, bolos etc. Elas são utilizadas como fermento, pois conferem à massa leveza e maciez. Em bebidas alcoólicas, como a cerveja, uísque e saquê, o Saccharomyces cerevisae também é empregado, mas na produção de vinho, o fungo utilizado é o Saccharomyces ellipsoideus.

Além de serem importantes como decompositores, na indústria alimentícia e de bebidas, os fungos também são muito importantes na indústria farmacêutica, na produção de antibióticos como a penicilina, descoberta por Alexander Fleming no ano de 1929, que é amplamente empregada nos dias atuais.

Micorrizas

Algumas espécies de fungos podem estabelecer associações mutualísticas com outros organismos, e asmicorrizas são uma dessas associações. Quando um fungo, na maioria das vezes basidiomicetos, estabelece uma associação com as raízes de algumas espécies de plantas, temos as chamadas micorrizas, que são divididas em dois grandes grupos: ectomicorrizas eendomicorrizas, classificadas de acordo com o aspecto morfológico e anatômico de colonização das raízes da planta pelo fungo.

As ectomicorrizas são formadas principalmente por fungos basidiomicetos e ascomicetos, e ocorrem em cerca de 3% das fanerógamas (Meyer, 1973); e nas regiões temperadas, onde o clima é mais frio, em 90% das espécies florestais. No Brasil, as ectomicorrizas ocorrem principalmente em espécies exploradas economicamente, como Pinus, Eucalyptus e Acassia mangium.

Nas ectomicorrizas, os fungos que se associam às raízes não penetram nas células vivas das raízes; e as hifas crescem entre as células do córtex da raiz, formando uma estrutura característica, a rede de Hartig. As raízes de vegetais com ectomicorrizas são desprovidas de pelos e a função deles é desempenhada pelas hifas do fungo.

As endomicorrizassão mais encontradas do que as ectomicorrizas, ocorrendo em aproximadamente 80% das plantas vasculares. O fungo componente dessa associação é um zigomiceto, e esse fungo penetra nas células corticais da raiz da planta, onde forma estruturas muito ramificadas. As endomicorrizas são frequentemente chamadas de fungos micorrízicos arbusculares, cujas hifas se estendem pelo solo por vários centímetros, aumentando significativamente a quantidade de nutrientes essenciais e fosfato necessário ao desenvolvimento da planta.

Muitos estudos feitos por especialistas comprovaram que a colonização das raízes por fungos micorrízicos aumenta consideravelmente a produtividade de diversos vegetais em solos de baixa fertilidade. Isso se deve à maior absorção de nutrientes, como fósforo, zinco e cobre, essenciais ao desenvolvimento do vegetal. Por sua vez, o fungo também se beneficia muito com essa associação, pois consegue se nutrir de açúcares, aminoácidos e outras substâncias orgânicas que os vegetais produzem através da fotossíntese.

Bibilografia:http://www.brasilescola.com/biologia/a-importancia-dos-fungos-para-os-seres-humanos.htm

http://www.brasilescola.com/biologia/micorrizas.htm

Classe reino fungi:Basidiomycetes

Não produzem zoóides. Diferenciam um tipo especial de esporos (basidiósporos) que são meióticos ou sexuados e de natureza externa. Micélio septado, podendo passar por três fases. Os fungos deste grupo incluem os cogumelos (Homo) e as ferrugens (Hetero).
Sub-Classe Homobasidiomycetidae - Exemplar típico: Agaricus spp.



Produzem basidiocarpos. Quase todos os fungos comestíveis conhecidos e também inúmeros fungos venenosos pertencem a essa subclasse. Entre os primeiros, podemos citar o tão apreciado champignon (Agaricus sp.) e o parasol (Macrolepiota procera), entre os venenosos as espécies de Amanita ou Inocybe patoullardi. Psilocybe mexicana produz os alucinógenos psilocibina e psilocina, usados em rituais religiosos indígenas. Além destes, as orelhas-de-pau, muitos fungos de micorriza (associados a raízes) e importantes fungos de madeira, muitos dos quais causam enormes prejuízos econômicos. Basídios sem septos em forma de clava. Produzem 4 basidiósporos sobre projeções do basidio (os esterigmas).

O talo é um micélio constituído por células uninucleadas (micélio primário ou unicariótico) que constitui a geração gametofítica com um desenvolvimento reduzido. Este micélio pode multiplicar-se por formação de conídios ou oídios.
A reprodução sexuada ocorre por somatogamia ou espermatização e assim se formam células com um par de núcleos de sexos opostos (dicarion). A partir destes e por divisões conjugadas dos núcleos do dicarion diferenciam-se as hifas dicarióticas que constituem o micélio secundário que corresponde à geração esporofítica pois irá produzir os basídios com basidiósporos. Esta geração é muito mais desenvolvida que a gametofítica e todo o corpo frutífero (basidiocarpo) é constituído por hifas dicarióticas. Durante a divisão das células do micélio secundário ocorre a diferenciação de ansas de anastomose. Uma célula prestes a dividir-se emite uma curta saliência lateral encurvada para a base. Um dos núcleos migra para essa saliência e o outro mantém-se na célula inicial. Dividem-se simultaneamente. Um dos núcleos fica na saliência e isola-se por um septo. Diferencia-se outro com 2 núcleos de sexos opostos. Por fusão das 2 células uninucleadas, o núcleo que estava na saliência migra para a célula subterminal que fica binucleada. O micélio secundário ou dicariótico irá produzir o corpo frutífero ou basidiocarpo em regra macroscópico (micélio terciário). Neste, e na extremidade de algumas hifas dicarióticas diferenciam-se os basídios.

A célula terminal da hifa aumenta de tamanho e os 2 núcleos fundem-se. O núcleo diplóide resultante migra para a extremidade do basidio. Aí divide-se por meiose. No ápice do basidio desenvolvem-se 4 finas ramificações, os esterigmas. Estes dilatam-se na extremidade e cada núcleo haplóide migra para cada uma dessas dilatações. Forma-se depois um septo na sua base e a célula assim formada é um basidiósporo. Este germina num micélio primário. Os basídios, em regra, dispõem-se em paliçada constituindo o himênio.

O grupo tem grande importância econômica. Os basidiomicetes superiores se separam em dois grupos; de um lado os himenomicetes, com membrana esporófora exposta, e de outro os gasteromicetes, com membrana esporófora inclusa. Entre os primeiros estão os mais importantes fungos comestíveis e venenosos conhecidos. Também aí figuram os fungos destruidores de madeira. Psalliota campestris é o cogumelo de campo, ou cogumelo cultivado (champignon do comércio). Entre os venenosos ou repugnantes ao paladar podem ser citadosAmanita phalloides, o mais tóxico de todos, capaz de causar acidentes mortais, Russula emetica, de sabor picante, os Dictyophora, de cheiro e gosto desagradáveis.

Sub-Classe Heterobasidiomycetidae - Exemplar típico: Puccinia spp.

Basidios septados.



 

Compreende espécies causadoras de sérias doenças em plantas cultivadas, como sejam as ferrugens e os carvões. Ustilago maydisproduz o carvão do milho. Puccinia graminis é a ferrugem do trigo.
Muitos não formam basidiocarpos (produzem esporos em grupos - os soros). Ciclos de vida complexos envolvendo freqüentemente mais do que um hospedeiro (no caso dos parasitas) e a produção de diversos tipos especializados de esporos.

A "ferrugem" do trigo, uma linhagem de Puccinia graminis, cresce parasiticamente nas folhas e caules do trigo (outras linhagens ocorrem em outros cereais), absorvendo materiais do protoplasma do hospedeiro. Na maturidade, as hifas de P. graminis irrompem em lesões localizadas nas folhas e caules do hospedeiro, produzindo um grande número de esporos ferrugíneos (uredósporos) que repetem o ciclo, infectando assim muitas novas plantas. Pelo menos quatro tipos adicionais de células reprodutoras são produzidos no ciclo de vida deste fungo.

Bibliografia:http://wwwbiologiareinofungi.blogspot.com.br/2011/04/classificacao-dos-fungos.html

Classe reino fungi:Deuteromycetes

Exemplares: Aspergillus spp.; Penicilium spp. Estes Fungos, também chamados Fungos Imperfeitos, não possuem (porque não se conhece) reprodução sexuada. A sua única forma de se reproduzirem é a forma assexuada (produção de esporos exógenos).
Algumas das espécies pertencentes a esta sub-divisão têm uma grande importância a nível da indústria da produção do vinagre (Aspergillus nigra) e na indústria farmacêutica, na produção de antibióticos (Penicilium notatum e P. crysogenum).
Esporângios de um Penicilium. O gênero Penicillium (fungo azul-verde) é utilizado na manufatura de queijos, na produção de antibióticos, e na produção de enzimas.


Bibliografia:http://wwwbiologiareinofungi.blogspot.com.br/2011/04/classificacao-dos-fungos.html

Classe reino fungi: phycomycetes

Exemplares típicos: Rhizopus spp.; Mucor spp (Bolor negro do pão). Usualmente saprófitos. Corpo tipicamente miceliano, sem septos, e haplóide. Parede celular com quitina + citosanas. Talo geralmente sifonado. Têm o talo unicelular nas formas mais primitivas, formado de filamentos (chamados hifas) tubulares, multinucleados, não septados, ramificados, nas mais adiantadas. Guardam analogia com as algas verdes com respeito á estrutura e a sua reprodução. A esta classe pertencem os mofos, como o mofo pão e outros que atacam os tecidos em ambiente úmido. São saprófitos. Alguns são parasitas de plantas. Os mofos produzem tal quantidade de esporos, que sempre existem alguns deles no ar. Como exemplos de ficomicetes, pode-se citar:Plasmodiophora brassicae, causador da "hérnia da couve"; Rhizopus nigricans, o mofo preto do pão; Saprolegnia, que é um gênero de ficomicetes aquáticos vivendo sobre detritos e peixes; e Empusa muscae, que prolifera sobre as moscas, matando-as à maneira de uma epidemia. A importância desse grupo advém de seu significado econômico, porquanto atacam especialmente, plantas e animais (peixes), causando perda de alimentos e desperdício de esforços. Exemplo significativo da obra destruidora destes fungos é a doença denominada "podridão" ou "míldio da batateira", causadora da destruição das plantações de batata na Irlanda, em 1845-46, que matou de fome milhares de pessoas. O agente ocasionador deste míldio é o ficomicete Phytophtora infestans, que passa o inverno nos tubérculos doentes e desenvolve-se na primavera, matando os jovens. Contribuem, por outro lado, de modo benéfico para os processos de mineralização da matéria orgânica que restituem aos solos substâncias molecularmente pouco complicadas e que ajudam a conservar-lhes a fertilidade. Produzem esporos sempre imóveis em número indefinido. A reprodução assexuada é assegurada pela diferenciação de esporângios pedunculados. Os esporângios são esféricos e suportados por hifas eretas ou esporangióforos. A porção central do esporângio torna-se altamente vacuolizada, constituindo a columela. A zona periférica é a zona do esporângio que suporta os esporos. No interior do esporângio o citoplasma fragmenta-se em porções em regra plurinucleadas, os esporos. Quando os esporos atingem a maturidade dá-se a ruptura da parede do esporângio e a libertação dos esporos.
A reprodução sexuada é assegurada por pares de filamentos sexuais de sexos opostos. Quando as hifas de sexos opostos + e - entram em contato há dilatação das suas extremidades, diferenciando-se os progametângios. Seguidamente há a formação de um septo perto da extremidade do progametângio separando-se duas células: o gametângio terminal e o suspensor. Quando os gametângios entram em contato, as paredes dissolvem-se e os conteúdos plurinucleares dos gametângios fundem-se num zigoto por cistogamia. Inicialmente, o zigoto fica com pares de núcleos de sexos opostos. Os núcleos que não emparelham degeneram. Os núcleos emparelhados fundem-se por cistogamia mas a seguir todos os núcleos diplóides degeneram à exceção de um que depois se divide no momento da germinação, por meiose, degenerando 3 dos 4 núcleos resultantes. Entretanto, a nova célula resultante da cistogamia aumenta de tamanho, aumenta a espessura da parede e esta torna-se ornamentada. A esta célula dá-se o nome de zigósporo. A germinação do zigósporo ocorre quando as condições se tornam favoráveis e processa-se em regra por diferenciação de um tubo germinativo com aspecto de hifa, formando um esporângio pediculado no qual se formam esporos haplóides que germinam num novo gametófito haplóide.



Bibliografia:http://wwwbiologiareinofungi.blogspot.com.br/2011/04/classificacao-dos-fungos.html