Citogenética, evolução e divulgação científica se encontram em projeto temático Fapesp

Apresentação do Kit educativo sobre cromossomos e suas alterações numéricas e estruturais. Imagem: Adriane Pinto Wasko.

Por Adriane Pinto Wasko e Vinícius Nunes Alves

Nem todo projeto temático financiado pela Fapesp tem a divulgação científica como um campo sólido de atuação. Dentre os que têm, está o Cromossomos sexuais, cromossomos B e seus enigmas: sistemas modelo para estudos de evolução cromossômica e genômica, coordenado pelo geneticista Cesar Martins do Instituto de Biociências de Botucatu – Unesp, que tem uma frente voltada só para popularização de tópicos básicos e avançados relacionados direta ou indiretamente aos temas da pesquisa. Diversos materiais de divulgação científica já foram produzidos e estão em produção, como o livro “O tema é: Do DNA à proteína”, alguns episódios dos programas audiovisuais “Minuto Ciência” e “No IB a gente faz…”, gravados na Unesp e na Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG), o kit educativo em 3D de cromossomos para ensino de Genética, a comunicação oral do resumo “Construção dos conteúdos de Genética na educação formal” no 7º Encontro de Divulgação de Ciência e Cultura (EDICC 7), entre outros.

Este temático é interdisciplinar e tem como objetos de estudo os cromossomos, que são componentes celulares compactados onde se distribuem os genes nos seres vivos. Mais especificamente, o projeto estuda a evolução dos polimorfismos (variações) de cromossomos sexuais e cromossomos B de algumas espécies animais, como peixes, gafanhotos e roedores. Os cromossomos sexuais, como o próprio nome diz, estão associados à determinação do sexo biológico em diversas espécies. Já os cromossomos B, são cromossomos extras com função pouco conhecida e que podem estar presentes em seres vivos evolutivamente distantes, como fungos, insetos, peixes e mamíferos.

Para falar um pouco sobre tudo isso, conversamos com os biólogos, geneticistas e divulgadores científicos Adauto Cardoso e Jordana Oliveira que são, respectivamente, pós-doutorando e doutoranda bolsistas do projeto temático. Nesta entrevista concedida para o Natureza Crítica, os pesquisadores compartilham suas percepções sobre a importância da divulgação científica, bem como sobre as curiosidades e os desafios relacionados às suas pesquisas.

A Biologia é uma ciência autônoma, vasta e com inúmeros campos de atuação em diversas áreas. O que motivou vocês a serem biólogos pesquisadores principalmente da área de Citogenética, ciência que investiga estrutura e função dos cromossomos?

Adauto Cardoso – Embora eu tenha me interessado pela Biologia (por volta dos 16 anos) com a intenção de estudar a genética do câncer, foi a compreensão da diversidade cromossômica dos organismos, no primeiro semestre do curso de graduação em Ciências Biológicas, que me chamou a atenção para este campo. As variações citogenéticas podem estar associadas com a diversidade de espécies e inclusive com disfunções, como o câncer. Compreender os efeitos e as causas das variações cromossômicas é bastante desafiador e um tema bastante polêmico. Essa falta de consenso me atraiu para essa área.

Jordana Oliveira – Quando eu entrei na faculdade, já tinha certeza que gostaria de trabalhar com Genética Humana e Evolução. Andando pelos corredores da UEPG, eu encontrei o Laboratório de Citogenética e Evolução, e pensei, é aqui! Não tinha nada ver com o que eu havia imaginado, mas aos poucos percebi que a biologia dos cromossomos carrega a história evolutiva dos organismos. Entender como os cromossomos se organizam e seu comportamento nas células me motivou a me aprofundar nessa área de pesquisa a fim de descobrir como os genomas evoluem. Por isso, eu escolhi a citogenômica, mais especificamente, que associa o estudo dos cromossomos com os dados gerados do sequenciamento de DNA e RNA (genômica e transcriptômica).

Na sua visão, qual é a importância de um(a) pesquisador(a) atuar também em divulgação científica?

Adauto Cardoso – Existe uma discussão interessante sobre quem deve fazer divulgação científica. Alguns acham que ela deve ser feita por pessoas que se especializam nesse campo, como jornalistas ou mesmo cientistas que tenham desenvolvido habilidades nessa área. Outros acreditam que todo cientista deveria usar parte de seu tempo ajudando a popularizar a ciência. Eu defendo a segunda ideia e acho que cada cientista deve buscar fazer isso utilizando a linguagem que permite tornar o conhecimento o mais acessível possível. A linguagem teatral é muito expressiva e atrativa e considero um meio muito eficiente de transmitir informações. Além disso, os processos de criação, atuação, direção, dentre os outros relacionados com o teatro, podem funcionar como uma espécie de terapia e ajudam o cientista a sair de sua rotina de trabalho que muitas vezes é exaustiva. Problemas com a saúde mental têm sido frequentemente registrados entre estudantes da graduação e pós-graduação. Portanto, na minha experiência com a coordenação de um grupo de teatro científico, vejo dois grandes objetivos bem claros: a popularização do conhecimento científico e a utilização das artes cênicas como um instrumento de terapia ou relaxamento.

Adauto, coordenador do grupo de teatro científico “Siriema” no Instituto de Biociências de Botucatu da Unesp. Imagem: Adriane Pinto Wasko.

Jordana Oliveira – Infelizmente a Divulgação Científica ainda é pouco (ou quase nada) desenvolvida pelos cientistas brasileiros, pois estamos em um sistema em que a produtividade acadêmica é o dever principal do pesquisador. Desta forma, muitos cientistas enxergam a divulgação como “perda de tempo”. O reflexo disso é o que vemos hoje: uma população descrente em Ciência e um governo que ataca os cientistas e as universidades. E culpo exclusivamente os cientistas por isso – como a população vai acreditar em um cientista que ele nunca viu? Em uma Ciência que ele não sabe da importância? Nós, acadêmicos, estamos muito longe da sociedade e acredito que estreitar essa distância aos poucos mostrará que Ciência depende de investimento e influencia diretamente em nosso dia-a-dia para a construção de um país melhor. Não vejo outra solução a não ser cientistas dialogando mais com o público externo para que Ciência seja um assunto popularizado. E isso é um grande desafio para nós, tanto para colocar essa atividade nas nossas rotinas atarefadas, como desenvolver uma linguagem acessível à população. Mas é o nosso desafio, pois, a culpa é toda nossa quando nos escondemos em nossos laboratórios.

Voando alto Ciência, página de divulgação científica criada e movimentada por Jordana Oliveira. Está disponível no Instagram, Facebook e Youtube @voandoaltociencia.

Nos peixes, em geral, os cromossomos sexuais não têm uma organização homogênea e estabelecida quando comparada aos mamíferos, nos quais as fêmeas têm cromossomos XX e os machos cromossomos XY . Você sugere que isso tem relação apenas com a maior diversidade de espécies que os peixes possuem em relação aos mamíferos ou teriam outros fatores envolvidos (tempo evolutivo, etc.)? Você que pesquisa uma espécie de ciclídeo, família dos acarás e tilápias, sabe se existe algum polimorfismo (variação) comum de ser observado em cromossomos sexuais?

Adauto Cardoso – O grupo dos peixes é bastante diverso em termos de espécies e também com relação aos tipos de mecanismos de determinação sexual, que pode ocorrer por ação de fatores genéticos e/ou ambientais. Alguns peixes se diferenciam sexualmente de acordo com um gradiente de temperatura, por exemplo. No caso da determinação genética do sexo, ela pode ocorrer por ação de um único gene, que inicia todo o processo de diferenciação sexual, ou por ação combinada de vários genes. Além disso, as diferenças genéticas podem ser tão acentuadas que podem ser observadas na morfologia dos cromossomos, os chamados cromossomos sexuais. Os mamíferos possuem um sistema de determinação sexual cromossômico do tipo XX/XY ou derivados deste, ou seja, eles têm uma história evolutiva em comum. Um sistema sexual cromossômico surgiu em um ancestral dos mamíferos e essa característica foi mantida ao longo da evolução desse grupo. Nos peixes a história é diferente. Percebemos que diferentes tipos de sistemas sexuais cromossômicos surgiram, e ainda surgem, de maneira independente entre diferentes espécies e mesmo entre populações de uma mesma espécie. No caso dos peixes, podemos dizer que a diversidade de espécies cria oportunidades para o surgimento de diferentes tipos de sistemas sexuais cromossômicos, assim como esses sistemas podem ser o fator que promove a especiação. Entre os ciclídeos, os sistemas de determinação sexual são bastante diversos, mas ainda pouco compreendidos. Em algumas espécies, já foram identificados genes que determinam o sexo masculino, enquanto que em outras os genes levam à diferenciação de fêmeas.

Jordana Oliveira – Realmente estudar cromossomos sexuais em peixes é um grande desafio, pois a história evolutiva é muito diversa. O que torna mais interessante a busca por padrões entre os diferentes sistemas sexuais de peixes. Os mamíferos, apesar do pequeno número de espécies, são extremamente diversos. Pense em uma baleia, um morcego e até mesmo na nossa espécie. Por outro lado, podemos dizer que a determinação sexual nos mamíferos depende quase que exclusivamente dos genes que estão nos cromossomos sexuais, que desencadeiam eventos moleculares para o desenvolvimento de determinado sexo biológico. Nos peixes, a determinação sexual pode ocorrer de outras formas, como por influência do ambiente externo (temperatura, pH e/ou substâncias presentes na água), fazendo com que a genética do indivíduo tenha menos peso na determinação sexual. Além disso, o que permite essa grande variedade nos sistemas sexuais de peixes é a plasticidade genômica (capacidade dos genomas em suportarem diversos eventos evolutivos com mutações, evoluindo rapidamente) fazendo com que os genomas variem grandemente de uma espécie para a outra. É comum vermos rearranjos cromossômicos muito diversos entre as espécies de peixes, como se o genoma estivesse constantemente se organizando em cromossomos diferentes. Evento que não acontece na mesma escala nos mamíferos, que possuem genomas organizados em cromossomos de forma muito semelhante e conservada entre as espécies. O padrão que tem sido descrito para os peixes é a influência de determinados genes durante a determinação sexual de fêmeas ou machos. No entanto, esses genes nem sempre são encontrados em um cromossomo exclusivo (um cromossomo sexual), mostrando que outros fatores, não apenas cromossômicos, estão associados à determinação sexual. Desta forma, acredito que os eventos que originam e organizam os cromossomos sexuais em peixes são muito mais diversos do que em mamíferos, devido à plasticidade genômica do grupo e a outros fatores que podem determinar o sexo.

Você tem experiência com algumas espécies de peixes que possuem os chamados cromossomos B. A história evolutiva e a função desses cromossomos extras estão ficando claras em peixes ou na espécie que você estuda? Você tem hipóteses sobre essas questões?

Adauto Cardoso – Cromossomos B são observados em todos os grandes grupos de eucariotos: plantas, fungos e animais. O fato deles ocorrerem em algumas populações de algumas espécies, além de possuírem conteúdo e estrutura específica em cada população ou espécie e promoverem diferentes efeitos nos seus portadores, indica origem independente destes cromossomos entre os variados grupos de organismos. A espécie que estudo, Astatotilapia latifasciata, pertence à família Cichlidae, na qual foram identificados cromossomos B em várias de suas espécies. Em algumas dessas espécies de ciclídeos, o cromossomo B parece estar envolvido com a determinação sexual de fêmeas. No caso dessa espécie, o cromossomo B ocorre tanto em machos como em fêmeas e não temos nenhuma evidência de que ele esteja envolvido com determinação de um dos sexos, mas temos percebido efeitos de sua presença ora em ambos os sexos, ora em um sexo específico, dependendo do parâmetro analisado. Durante o meu doutoramento, por exemplo, eu pude perceber que, em ambos os sexos de A. latifasciata, o cromossomo B causa mudanças na degradação de RNAs transportadores (tRNAs) formando fragmentos de tRNAs (tRFs) que podem influenciar a regulação de determinados processos biológicos. Além disso, identifiquei um tipo de modificação epigenética nas gônadas femininas e isso não ocorre em machos. Esses resultados não nos permitem concluir algum tipo de efeito claro do cromossomo B sobre essa tilápia, mas indicam que a sua fisiologia pode ser afetada pelo cromossomo, o que se opõe a uma ideia ainda muito difundida de que cromossomos B são elementos funcionalmente inertes. Ainda assim, precisamos continuar investigando para obtermos conclusões mais claras sobre a função do cromossomo B tanto em A. latifasciata como em outras espécies portadoras.

 Indivíduos da espécie Astatotilapia latifasciata. Imagem: Sérgio Adachi.

Jordana Oliveira – A hipótese mais aceita para o nosso modelo de estudo e para a maioria dos organismos descreve o cromossomo B como um mosaico de sequências que vieram dos outros cromossomos (os cromossomos autossomos). A partir disso, o cromossomo B poderá ter uma função ou um comportamento específico em cada espécie. Por exemplo, em uma espécie de fungo o cromossomo B carrega um gene que confere resistência a uma substância produzida pela ervilha, tornando-o mais capaz de infectar esta planta. Já em peixes, foi reportada para algumas espécies a presença do B exclusivamente em fêmeas, fazendo com que os pesquisadores relacionem esse cromossomo ao sexo e até mesmo a evolução de um novo cromossomo sexual a partir do cromossomo B. Para o nosso modelo de estudo, ainda não foi encontrada nenhuma função clara. Por isso estamos incessantemente na busca dessa questão, afinal, o que um cromossomo repleto de sequências duplicadas está fazendo ali? O meu palpite (hipótese) é que devido à plasticidade genômica dos peixes, que comentei anteriormente, o cromossomo B é facilmente originado e rapidamente encontra mecanismos para se manter em harmonia com o restante dos genomas. Logo, minha hipótese é que, nos peixes, dificilmente encontraremos uma função clara, mas mais possivelmente poderemos descrever mecanismos moleculares que permitem a evolução do B em harmonia com os outros cromossomos.

Segundo Cesar, uma das conclusões iniciais do projeto temático, possibilitada por análises em macroescala de genômica e bioinformática, é que organismos evolutivamente independentes, como gafanhoto, peixe e roedor, compartilham sequências de genes em comum. No seu entendimento, isso poderia ser explorado em termos de diversidade biológica ou mesmo de conservação?

Adauto Cardoso – As análises genômicas em diferentes modelos, onde cromossomos B se originaram de maneira independente, têm nos mostrado uma tendência dos cromossomos B reterem genes que estão envolvidos com funções muito semelhantes, principalmente aquelas relacionadas com mecanismos de manutenção desses elementos, como o controle do ciclo celular. Eu não consigo encontrar uma relação entre mecanismos de manutenção do cromossomo B com alguma vantagem à espécie. São poucos os casos em que cromossomos B trazem algum benefício claro aos seus portadores. Na maioria das ocorrências, eles se comportam como parasitas genéticos, utilizando do sistema das células para serem mantidos e transmitidos. Porém, vejo grande potencial biotecnológico para eles. Entender a biologia desses cromossomos pode ser útil para utilizá-los como vetores genéticos, como é feito para os plasmídeos bacterianos, por exemplo. Vetores genéticos são veículos que carregam genes de interesse e que são inseridos de maneira artificial. A vantagem de usar cromossomos B com essa finalidade é que (diferente dos plasmídeos) eles podem suportar trechos longos de DNA, que podem incluir múltiplos genes. Porém, ainda é necessária muita pesquisa para que isso seja possível de ser utilizado.

Célula de indivíduo da espécie Astatotilapia latifasciata portando 44 cromossomos, além de um cromossomo B (seta). Imagem: Adauto Cardoso.

Jordana Oliveira – A maioria da população acredita que Ciência importante é a ciência que produz um medicamento, um novo produto. É o que chamamos de Ciência aplicada. No entanto, a Ciência básica, que responde uma pergunta e produz conhecimento é a que se preocupa com questões ainda não entendidas pela sociedade. Desta forma, entender se o cromossomo B, embora independente e diferente nas espécies, possui fenômenos (sequências, processos biológicos) que se repetem nos organismos, pode nos ajudar a entender mais sobre a biologia celular, reprodução e evolução. Como por exemplo, o cromossomo B pode carregar informações genéticas importantes para a espécie. Ou ainda, ao descobrir um padrão de distribuição do cromossomo B na população, os biólogos conservacionistas podem estabelecer cruzamentos direcionados no local ou região a fim de restabelecer uma espécie que está ameaçada, por exemplo. Enfim, conhecendo melhor a diversidade biológica dos enigmas que cercam esses cromossomos (B e sexuais), abrem-se inúmeras possibilidades para se desenvolver estratégias de conservação, respeitando os processos biológicos que influenciam diretamente no sucesso reprodutivo das espécies.

Cópula de joaninhas, buscando o sucesso reprodutivo. Imagem: Pixabay.

Adriane Pinto Wasko é bióloga pela UFSCar, mestre e doutora em Genética e Evolução pela UFSCar e pós-doutora pela UNESP. É docente do Instituto de Biociências de Botucatu (IBB) – UNESP, desenvolve projetos de pesquisa voltados à conservação de espécies de aves ameaçadas de extinção e, também, coordena a Agência de Divulgação Científica e Comunicação (AgDC) do IBB.

Vinícius Nunes Alves é licenciado e bacharel em Ciências Biológicas pelo IBB/UNESP, mestre em Ecologia e Conservação de Recursos Naturais pela UFU. Atualmente é estudante de especialização em Jornalismo Científico pelo Labjor/UNICAMP e colunista do jornal Notícias Botucatu.

4 Comentários

  1. “O reflexo disso é o que vemos hoje: uma população descrente em Ciência e um governo que ataca os cientistas e as universidades. E culpo exclusivamente os cientistas por isso“

    Culpar exclusivamente os cientistas por isso é eximir dos nossos governantes a responsabilidade por uma valorização e melhora urgente do sistema educacional. Sinto muito, mas não penso que a divulgação científica deva ser causa única para a valorização da Ciência. Isso é simplificar um aspecto social do nosso país ao extremo

    • Concordo totalmente com você, Ricardo. O problema é extremamente profundo. Mas vou tentar colocar mais uma vez meu ponto de vista: Como que o governo vai investir em Ciência sendo que os Cientistas não se posicionam sobre o assunto? Acredito sim que as ações devam ser públicas e sobretudo a transformação deva acontecer no ensino básico. Mas o pontapé inicial, na nossa atual situação, deve sim partir de nós. Aos poucos, ocupando os diferentes espaços e mostrando que há cientistas no Brasil, quem sabe ao longo prazo teremos uma Ciência bem assessorada. Interessante você colocar essa visão também.

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