Crowdfunding: o “faça você mesmo” do financiamento
O movimento DIY (Do It Yourself) é lindo. É quase uma coisa utópica: você quer fazer alguma coisa? Aprende, vai lá e faz, oras! Basta ter aquela ideia que não te deixa dormir, ficar obcecado por ela, ser um pouco otimista e deixar a preguiça de lado. Perfeito, mas… Onde arrumar a grana para seus planos?
Regras do Jogo
Tudo bem, as coisas não são tão fáceis assim. Vivemos num mundo capitalista e as regras do jogo te impedem de colocar uma bela ideia em prática se você não tiver dinheiro. O grande problema na maioria das vezes é justamente esse: o capital inicial. Muitas ideias legais e empreendimentos não saem do papel porque o suporte para esse tipo de coisa não é algo trivial de se conseguir e os riscos são altos dependendo do caso. Por exemplo, um dos grandes problemas que enfrentamos para arranjar financiamento para a participação do iGEM foi a falta de apoio público à iniciativas tecnológicas de pequeno porte (talvez seria mais correto chamar de “mini porte”): ou as chamadas de projeto davam dinheiro demais ou não davam dinheiro nenhum. Se fôssemos uma empresa, não nos encaixaríamos em nenhuma categoria de investimento, o que não significaria que a empresa poderia gerar menos ou mais retornos que as de categorias de investimento maiores.
Mas aí você pode perguntar: “Então porque vocês não pediram dinheiro a mais mesmo?”. É porque esse tipo de apoio deve ter todos seus gastos todos justificados, afinal é um investimento! Se seu empreendimento não demanda coisas o suficiente ele acaba morrendo de fome.
“Toc-Toc”-“Olá senhor, gostaria de investir no meu empreendimento?”
Mas calma lá também, isso não significa que para colocar sua ideia em prática será preciso ser um missionário do empreendedorismo e bater de porta em porta pedindo financiamento… É quase isso.
A diferença é que, se quiser fazer um belo DIY, terá que bater na porta de fundos de investimento privados. Eles são menos inflexíveis que os fundos públicos (como o BNDES, FINEP e etc) em termos de linhas de financiamento, contudo são um pouco mais sisudos: esses fundos são controlados pelo mercado e o grande objetivo é o retorno do investimento, sem envolver questões sociais e culturais do projeto; a não ser que você encontre um fundo supimpa que se preocupe com isso. Se você conseguir conquistar os empresários, eles deixarão o jogo mais fácil para você colocar seu sonho em prática.
O Nanoempreendedorismo
O movimento DIY não precisa de tanto dinheiro assim para se preocupar com fundos de investimento, a não ser que você queira deixar a brincadeira do “faça você mesmo” mais séria depois. Afinal para fazer um DIY que se preze, os materiais devem ser baratos e fáceis de se encontrar. Só que isso gera um problema semelhante a um empreendimento de “mini porte”: você não vai precisar (provavelmente) e não vai conseguir sozinho 10.000 ou 20.000 dólares; o que você vai precisar para projetos de garagem é da ordem de 500 a 2000 dólares. É pouco provável – devido ao porte do empreendimento – que exista um fundo de investimento que se interesse em apoiar (tudo bem, vai que você consegue!) o seu “faça você mesmo” (apesar desses valores ainda serem uma considerável graninha!). Uma categoria de investimento para “nano-empreendedores” seria mais improvável ainda: além de ser uma grande mistura de hobby com negócios – o que poderia estragar toda a ideia divertida de DIY – os riscos de investimento seriam muito altos (apesar de estar em jogo “pouca” grana).
Crowdfunding: o poder da internet em suas mãos
Como deu para perceber, apesar do dinheiro ser importante, não diria que ele é o limitante para sua ideia (apesar de aumentar pra caramba a sua moral e seu respeito social), seria mais um entrave. O essencial mesmo é conhecer pessoas. Pessoas certas na hora certa principalmente, isso sim é que é difícil. Isso vai economizar muito tempo e sola de sapato. Mas diminuindo ainda mais o tamanho das coisas, pode ser que nem sapatos sejam necessários: apenas uma conexão com a internet já basta (a internet te dá super-poderes). É assim que funciona o Crowdfunding, o “financiamento pela multidão”. É o mesmo modelo que a Wikipedia, a Avaaz e vários programas e aplicativos gratuitos que vivem de doações usam para conseguir existir.
Como sempre, as coisas legais chegam no Brasil depois de já fazerem muito sucesso “lá fora”, mas já existem iniciativas muito legais
como a Crowdfunding Brasil. Contudo, dá para pegar a onda dos gringos através de alguns sites muito legais:
RocketHub
Disponível para usuários de todo o mundo. Funciona como todos os outros: você cria uma página para as pessoas contribuírem online, estabelece o quanto você precisa para sua ideia e dá um prazo para levantar a grana. Ajudando com diferentes valores existem diferentes categorias de “recompensas” que o contribuidor ganha. O que o RocketHub ganha com tudo isso? 4% de tudo arrecadado, para financiamentos dentro do prazo ou não. Eles recomendam essa correção nos valores antes de realizar a campanha.
Kickstarter
Diferentemente do RocketHub, aqui o negócio é tudo ou nada: consegiu financiar no prazo? O dinheiro é seu. Não conseguiu? É do Kickstarter. É o site de Crowdfunding mais famoso, mas por enquanto não é de acesso mundial.
IndieGoGo
É bem parecido com o RocketHub: também é uma plataforma mundial e cobra 4% de tudo arrecadado. A única diferença é que se você não conseguir levantar a quantia no prazo, a porcentagem que fica para o site é maior: 9%.
O único site de crowdfunding tupiniquim é o LET’S. Ainda não é tão bombado como os outros, mas com as políticas de divulação do site e do formato de financiamento de crowdfunding, espera-se que no futuro seja uma opção tão boa quanto as estrangeiras. A LET’S sempre fica com 5% do valor arrecadado caso o pagamento seja via Paypal.
Existem muitos projetos impressionantes e interessantíssimos nesses sites, com diferentes graus de ambição. Para nossa iniciativa de participação no iGEM 2012, além de corrermos atrás de financiamentos por patrocínios de empresas, criamos um projeto lá no RocketHub! Até o presente momento conseguimos levantar incríveis 385 dólares (uhul! Estamos ricos!). Sinta-se à vontade para olhar nossas recompensas e contribuir como quiser! Conte para todo mundo também!
Enfim: fica aí a dica. Principalmente se você curte DIY Biology e tem ideias bem legais que quer colocar em prática. Só não vai criar um problema de Biossegurança hein!
Carnaval Macabro
Bem vindo à "festa da carne"!
Preparado para curtir o carnaval? Beber bastante, soltar as frangas, viver como se o mundo fosse acabar? Parabéns! Isso significa que você está vivendo o pré-apocalipse do jeito certo! Mas se você não gostar muito de carnaval e das coisas que todo mundo faz nessa época: dane-se! Você sabe que o mundo não passa desse ano mesmo!
Guerra, Fome, Peste… Escolha o seu cavaleiro do apocalipse. Se é para ser antinatural e apelativo, escolho então algo entre a Peste e a Morte. Escolho Zumbis! Vamos divagar como essas criaturas hipotéticas podem existir, e se existirem, se nós realmente estaríamos perdidos. Além de como a Biologia Sintética pode dar um empurrãozinho nisso tudo, é claro.
Jumbie, Nzambi, Zonbi… Zumbi!
Feiticeiro Haitiano, "bokor"
Apesar das referências folclóricas europeias envolvendo indivíduos que insistem em não admitir que estão mortos (como espíritos amaldiçoados e vampiros), as grandes influências na noção popular do Zumbi de hoje são mais africanas (e de outras culturas derivadas do continente mãe). Em especial no Haiti, onde o Vodu (Voodoo) é ainda culturalmente marcante. Até existem “feiticeiros” que trazem os “mortos à vida”.
Existem vários tipos de Zumbi, que podem ser classificados à partir da maneira como eles se tornam “mortos-vivos”. Acho que é possível separar o joio do trigo em duas classificações iniciais: “punição divina”, e “coquetel de substâncias” (drogas) ou “doença bizarra”. Como vamos falar de algo mais científico prefiro não comentar como um deus raivoso (ou simplesmente sacana) pode criar coisas meio-mortas .
Dorgas Zumbi
"Cadê as minhas Dorgas!?"
Os Zumbis existem de verdade, sem brincadeira. Pelo menos aqueles criados com um coquetel de substâncias. Há anos no Haiti existe o “processo de zumbificação”, em que “feiticeiros” (chamados de bokor) preparam um poderoso (e controverso) coquetel de substâncias que, segundo os praticantes do ritual, podem trazer pessoas aparentemente mortas à vida, mas sem vontade própria, sem personalidade. No caso, o indivíduo não é realmente um “morto”-vivo: fica mais para um “dopadão”-vivo.
Essa história é fascinante demais para algum cientista – e portanto nerd – não se importar. Por isso, lá nos idos dos anos 80, um canadense chamado Wade Davis viajou até o Caribe para escrever – talvez um dos primeiros estudos sobre Zumbis – o que se tornou um marco da “etnofarmacologia” (estudos de potenciais agentes farmacológicos através de referências etnográficas – resumindo: é quando um cientista “vai lá” ver se realmente faz sentido as mandigas xamânicas que a sua vó usa para curar seus “resfriados”): o best seller “The Serpent and the Rainbow” (“A Serpente e o Arco-íris” – tem um filme de terror mesmo nome baseado no livro). Nele, além das narrativas de viagem pelo Haiti, Davis documentou através de dois “informantes” duas receitas do “veneno Zumbi”, além de narrar seus efeitos nos “rituais” que presenciou. Como eu não quero ninguém criando Zumbis por aí e botando a culpa em mim, só vou mostrar os ingredientes que o Dr. Davis encontrou (como consegui-los e preparar o negócio é segredo!). Dê uma olhada aqui.
Dessa lista, os ingredientes mais interessantes são os peixes. Deles é possível obter duas neurotoxinas poderosas, componentes chave da zumbificação, induzindo catalepsia ou paralisia motora: a saxitoxina e a tetroxina (TTX). Outros sintomas dessas substâncias incluem:
- Entorpecimento (“paralisia”) da face e de outras áreas
- Paralisia motora das extremidades
- Descoordenação
- Fala “arrastada”
- Pupilas dilatadas
Tudo isso com o indivíduo ainda consciente e com seus reflexos inalterados. Até nos piores filmes trash sobre zumbis essas características estão presentes na pantomima do ator.
Davis afirmou em sua tese de PhD que o uso do coquetel de neurotoxinas do “Zombie Poison” pode causar danos no sistema nervoso, em especial devido à TTX. Alucinógenos , bem como os danos das neurotoxinas poderiam adicionar aquele conhecido comportamento demente dos zumbis aos sintomas ditos anteriormente.
O Escândalo Científico
OK, vocês acharam que os cientistas iriam acreditar nessa história de Zumbis sem ser detalhadamente bem contada!? Sim: o senhor Davis causou um reboliço. Por cinco motivos principais:
“Indiana Jones”
Foi assim que muitos antropólogos criticaram o texto do primeiro livro de Davis, que mistura relatório científico, narrativa de viagem e história de aventura. Uma senhora pseudociência. Claramente atingido pelas críticas, Davis escreveu outro livro (“Passage of Darkness”). Mais acadêmico, agradando grande parte dos críticos: “[O livro] Tece as conclusões de vários diferentes campos acadêmicos em um argumento provocativo…”, segundo um review da obra, que apesar dos pesares, também foi chamada de “sensacionalista”.
Caricatura
Muitos antropólogos acusaram Davis de caricaturar o Vodu como um sistema cultural fechado desde o século 18, desconectado de todas as formas de mudança social de política do Haiti.
TTX
O grande trunfo da ideia era tentar relacionar o comportamento zumbi com um efeito de uma neurotoxina, só que isso não deu muito certo. Um estudo feito por dois eminentes toxicologistas japoneses testou oito amostras do veneno zumbi que Davis coletou e encontrou a presença de TTX em apenas uma das amostras, e mesmo assim, o meio alcalino em que essa substância se encontrava a deixava farmacologicamente inativa. Isso sem falar que Davis foi acusado de forjar os resultados da presença de TTX em sua tese de PhD, apresentando os resultados antes de serem confirmados.
Questão Cultural
Alguns críticos disseram que o coquetel de substâncias era um grande efeito placebo associado a alucinógenos: só funcionava porque as pessoas realmente temiam ser transformadas em zumbi e realmente acreditavam na existência de mortos-vivos. Davis dizia que o efeito cultural tinha enorme influência no funcionamento do “zombie poison”, para ser realmente algo “zumbificante”. Críticos rebateram o argumento dizendo que não fazia nenhum sentido uma substância como a TTX – que em certas concentrações pode matar – “não fazer efeito” por uma questão cultural.
Prova
Algo que irritou profundamente os críticos foi a posição de Davis em rebater as críticas à falta de provas envolvendo a TDT. Segundo ele, assim como ele não provou nada, os críticos não provaram o contrário para refutar suas teorias. Péssimo argumento.
Assim fica difícil confirmar os efeitos relatados por Davis em sua pesquisa. Alguns dizem que grande parte da resistência acadêmica ao seu trabalho provinha da quebra de protocolos científicos referente ao estilo de relato científico de Davis, outros ainda afirmam que se a mesma pesquisa tivesse sido realizada dez anos depois, a comunidade científica da etnofarmacologia (campo interdisciplinar que une áreas quase incompatíveis, nova na época) seria mais flexível e se comportaria diferente em relação à pesquisa e como foi feita. Mesmo assim, é um jeito possível – falta provar! – de criar zumbis de verdade, mesmo que temporariamente (isso se houver sobrevivência!). Só que isso ainda está longe de criar um apocalipse.
Doenças Bizarras Hipotéticas
"Warning: Zombies!"
Um apocalipse zumbi só pode acontecer com uma doença fulminantemente transmissível e que dê características de um zumbi ao infectado. De todos os filmes, séries, livros e jogos sobre zumbis, a teoria mais interessante que explica sua existência é aquela envolvendo o vírus da raiva: essa doença é perfeita como vetor zumbificante! Partindo do pressuposto que um zumbi é um ser humano doente, agressivo e psicótico o suficiente (perdendo até mesmo sua “personalidade”) para continuar seu comportamento agressivo mesmo quando severamente sequelado; a raiva se encaixaria muito bem em muitas dessas características. Isso sem falar no quesito biológico: ela age no sistema nervoso e se transmite pela saliva! Logo, mordida = infecção, igual a todo bom zumbi que se vê por aí na cultura pop.
O que falta então para termos uma epidemia de raiva que gere zumbis!? Três coisas: letalidade, efeitos no sistema nervoso e principalmente: a transmissibilidade do vírus.
Sendo menos letal, ou seja, demorando mais para matar o indivíduo (ou quem sabe, nem chegando a o matar), poderíamos ter zumbis que vivessem o suficiente para causarem estrago por aí. Também, se o efeito causado no sistema nervoso central se espalhasse para regiões específicas do cérebro, seria possível causar os comportamentos dementes e animalescos dos zumbis. Mas o grande fator pandêmico de tudo seria a transmissão da doença. Ultimamente, tornar super transmissível uma doença em laboratório é o grande “tiro pela culatra” do momento nos esforços em tentar fazer o oposto: combater doenças. Isso é um grande problema de…
Biossegurança
Gripe Aviária provocada pelo H5N1
Um recente trabalho submetido para publicação na Science causou grande alarde mostrando como fazer o vírus da gripe aviária (H5N1) se tornar extremamente contagioso com apenas cinco mutações “fáceis” no código genético do vírus. A pesquisa foi prontamente passada para a supervisão da americana NSABB (National Science Advisory Board for Biosecurity), e ainda há o debate entre os benefícios e malefícios da publicação de tal conteúdo, que poderia ser utilizado para construir uma arma biológica.
Com um índice de letalidade quase chegando aos 60% – controvérsias à parte, segundo outros dados, esse número poderia ser bem menor devido à um grande número de pessoas infectadas mas que não mostraram sintomas -, uma epidemia de H5N1 seria devastadora. Imagine então se fosse possível fazer o mesmo com o nosso vírus hipotético da raiva: estaríamos perdidos. Se duvida, veja o resultado de alguns modelos matemáticos simplificados envolvendo um apocalipse zumbi no Meio de Cultura.
Some a tudo isso a grande facilidade que a Biologia Sintética traz à engenharia genética. Com a padronização de partes biológicas, métodos rápidos de síntese de DNA e o crescente desenvolvimento de técnicas de biologia molecular, é extremamente mais fácil para um bioterrorista iniciar desde um hipotético apocalipse zumbi até a uma super gripe aviária em sua própria “garagem”! O que devemos dar importância na verdade é na regularização dessas atividades, que apesar de revolucionárias, também podem ser usadas para o mal como todo grande avanço da ciência. Segundo uma recente publicação em um dos blogs da Nature, até mesmo nos EUA as políticas envolvendo biologia sintética estão devagar demais para serem implementadas. Imagine no Brasil, que nem conhece direito Synbio, e que ainda luta para conter epidemias menos letais, como a dengue.
Se 2012 é realmente o último dos anos como os Maias dizem, é melhor não acelerar o processo nesse carnaval. É a época perfeita não só para iniciar um apocalipse zumbi, mas também ideal para qualquer doença “menos pior” (ou nem tanto). Também, dado o conjunto de particularidades que devem acontecer simultaneamente para existir uma doença zumbificante, é melhor se preocupar em não se tornar um morto-vivo, mas em um “morto-morto” mesmo! Ou pelo menos em não ficar tão estúpido quanto um zumbi.
Referências
Papers
Albuquerque, UP. et al. (2011). Natural Products from Ethnodirected Studies: Revising the Ethnobiology of the Zombie Poison Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, 2012 : 10.1155/2012/202508
Inglis D (2010).The Zombie from Myth to Reality: Wade Davis, Academic Scandal and the Limits of the Real scripted, 7 (2) : 10.2966/scrip.070210.351
Sites
Nature News Blog: “Report finds US slow to implement synthetic biology policies”
NewScientist: “Five easy mutations to make bird flu a lethal pandemic”
Info: “Cientista cria vírus H5N1 mutante, super contagioso”
Esse foi um post da blogagem coletiva “2012: o último carnaval?” promovida pelo ScienceBlogs Brasil, com a colaboração especial do desenhista Pedro Pantai, que elaborou a primeira imagem desse post. Clique nela para acessar o blog de tirinhas do artista.
Synbio: uma revolução da… Informação?
Revolução, já!?
Nossos tempos andam bem corridos. Com certeza a pessoa mais atabalhoada da década de 80 diria o mesmo se pudesse se comparar com uma pessoa “normal” desse mundo entupido com mais de 7 bilhões de pessoas. Não que hoje em dia o tempo tenha sofrido uma alteração devido a uma curvatura do espaço-tempo causada pelo enorme número de pessoas acumuladas nas cidades – o que aliás seria bem forçado; a não ser que uma enorme massa vinda do espaço venha para cá, mas aí não haveriam mais pessoas para perceber o tempo -, o mesmo 1 minuto da década de oitenta ainda é o mesmo do nosso tempo – mesmo que hipotéticamente os indivíduos das diferentes épocas percebessem o tempo de maneiras relativamente diferentes por algum motivo desconhecido, cada um em sua época ainda contaria os mesmos 60 segundos para contabilizar 1 minuto -, o que muda mesmo é como percebemos esse tempo passando. Quando muitas coisas acontecem temos muitos referenciais para distinguir um momento diferente de outro, e em um mundo com muitas informações sendo captadas (ou pelo menos emitidas) de uma maneira muito rápida, a nossa sensação de passagem de tempo é bem maior. Temos muitas coisas para distinguir como referenciais a todo momento e de uma maneira muito rápida. Essa é a cara do nosso tempo que deixa o homem mais “sem tempo” dos anos 80 no chinelo: Informação.
Informação por Um, Informação por Todos
?
Isso mesmo. Uns europeus sissudos do CERN, ripongas do vale do silício, e um bando de asiáticos espertos conseguiram mudar o mundo de uma maneira irreparável criando a internet, popularizando o computador (tornando-o pessoal) e deixando-os muito menores e mais baratos. Um grande fato é que a maioria dessas coisas já existiam antes do grande povo (nós!) botar as mãos nessas tecnologias. Em grande centros de pesquisa, é claro. Exatamente por isso que a palavra revolução se encaixa muito bem quando dizemos que o mundo passou por uma revolução da informação: em sua maioria, revoluções políticas – como a francesa, a bolivariana, a russa e etc – um poder passa de um lugar limitado para uma enorme massa de pessoas. O mesmo acontece com a informação: ela é o poder e está completamente esparramada por aí. Não é à tôa que muitas questões políticas foram incendiadas e até mesmo criadas com tudo isso, é só observar melhor a revolução árabe, as mobilizações sociais estudantis em toda américa e, sem precisar observar tanto assim, a resposta da poderosa massa virtual “anonyma” à famigerada PIPA que não voa e à SOPA que não é de comer.
Informação Biológica sem Fronteiras
A biologia sintética, depois de vários anos de gestação em centros de pesquisas por aí afora, nasce justamente como filha desse mundo informacional. É por isso “a cara” da mãe, e aproveita de uma maneira diferente os recursos de nosso admirável mundo novo (admirável mesmo!) em relação às ciências mais velhas, que se anabolizaram com a proliferação de bancos de dados online, colaborações sem fronteiras e acesso rápido e fácil à dados que antigamente você só conseguiria encontrar em missões desafiadoras em bibliotecas enormes pelo mundo. Em vez de ser apenas um ótimo recurso de desenvolvimento e pesquisa, o enorme fluxo de informações dos tempos atuais moldou a característica mais importante da biologia sintética que a torna inegavelmente original: a padronização, o que a diferencia de outras disciplinas como engenharia metabólica, genética, biologia de sistemas, molecular… e por aí vai. Com partes biológicas padronizadas, tanto a troca de informações genéticas em pesquisas como o redesign dessas informações tona-se muitíssimo mais rápido e fácil. A informação flui, torna-se mais útil, cria enormes possibilidades. Assim como a internet deu poder à nós, simples usuários, de sabermos de tudo (ou quase tudo) com apenas uns cliques, a biologia sintética facilitou a troca de informações de tal forma que qualquer um, tendo os equipamentos certos, pode criar “máquinas geneticamente modificadas” em seu quintal. Imagine então com centros de pesquisa!? O limite é a criatividade: basta juntar as partes certas do jeito certo e você tem uma nova aplicabilidade.
Quem mexeu na minha vida!?
"Growth Assembly Project": um esboço de como no futuro as indústrias poderão seus produtos pré-projetados no cultivo daquilo que hoje chamaríamos de "matéria prima" (clique na imagem para ir ao site do projeto).
Mas onde então os sinais da biologia sintética no nosso dia a dia!? Vai demorar um pouco para que todo o modo de produção de produtos industriais, até mesmo commodities, mude (veja imagem acima). A grande mídia vislumbrou com grande alarde pouco tempo atrás a bactéria “chassi perfeito” sintetizada em laboratório pelo grupo de Craig Venter, que seria capaz de ser transformada, de uma maneira super otimizada, em que você quiser, dispensando por exemplo as pesquisas que custam em fazer uma espécie de microrganismo servir adequadamente para produção de uma determinada coisa ou em se comportar de uma determinada maneira. Esse foi um grande avanço que contribuirá ainda mais no futuro quando a Mycoplasma Laboratorium for mais acessível. Não diria portanto que synbio é uma grande mudança do mundo em que vivemos agora, mas é pelo menos uma grande revolução premeditada. Quem sabe no futuro todos os grandes problemas da vida (fome, pobreza) sejam resolvidos com a própria vida, só que um pouco mais sintética.
“O que é Biologia Sintética?”: Reloaded
Como já foi postado aqui, “o que é biologia sintética?” é uma pergunta pouco difícil de definir. Synbio é uma área de intersecção entre Biologia de Sistemas, Engenharia Genética, Biofísica, Biocomputação, Engenharia Metabólica, Biologia Molecular e áreas relacionadas afins. Portanto, não é nada fácil dizer que “aquilo” ou “isto” é biologia sintética porque apontar para algo em Synbio é também apontar para outras áreas mais veteranas no mundo da ciência.
Mas então que diabos é isso tudo!? Uma grande “mistureba generalizada de todas as coisas”? Sim, mas não só isso.
Antes de falar do grande aspecto original que a Biologia Sintética tem – que é o detalhe “revolucionário” da coisa toda – deve-se fazer reconhecer algo que ela faz bem melhor do que a engenharia genética: o Design. O conceito de Design na engenharia de um novo sistema sintético é bem amplo, indo desde um design de proteínas (como proteínas quimera, como light switches), passando pelo próprio design do código genético (similar à escrita de um código de programação de computador mesmo), até ao design de todo o sistema biológico baseado na construção gênica feita (um exemplo bem visível disso é do projeto do iGEM com objetivos de criar uma bactéria resolvedora de Sudoku).
A reinvenção das capacidades do design de um sistema biológico foram possíveis não somente devido à novas tecnologias, mas sobretudo devido a uma nova abordagem com a cara dos nossos tempos super-informacionais: construção (biológicas, claro) automatizada e padronização das construções (os biobricks, por exemplo). Isso facilita enormemente o desenvolvimento de diversos dispositivos sintéticos e designs. Além disso, outra fundamentação da biologia sintética seria a abstração, a capacidade de abstrair problemas biológicos em uma visão mais simples, com base em toda a teoria já existente em outras áreas, como computação e a engenharia elétrica (não é à toa que Tom Knight e Randy Rettberg, dois engenheiros elétricos, fizeram parte da criação do iGEM).
Fica muito mais fácil entender tudo isso nas palavras do próprio Drew Andy – um dos pesquisadores que ajudou a fazer o parto da Biologia Sintética – nesse vídeo bem informal filmado em sua própria sala no MIT. Vale a pena conferir! 🙂
(OBS: é bem informal mesmo!)
Enquete: Qual projeto você acha mais interessante!?
Chegamos ao fim do ano com três projetos bastante interessantes para levarmos ao iGEM e queríamos a opinião de vocês sobre qual deles vocês acham mais legal e o porquê! Deêm uma conferida num resumo super rápido de cada proposta:
Plasmídeo Plug&Play
Cansado de ter que fazer vários passos metodológicos para transformar microrganismos? Você adoraria expressar um gene que você sempre quis em sua bactéria de um jeito fácil, rápido, barato e acessível? Chegou a solução! Com apenas dois pequenos passos você tem em mãos um kit de transformação “faça-você-mesmo” (DIY), sem precisar de equipamentos e reagentes caros! Basta fazer um PCR e depois a transformação! Esqueça outros passos como digestão, ligação, e vários outros PCRs cansativos! Veja aqui o link de um vídeo sobre a proposta.
Rede de Memória Associativa em Bactérias
Imagine se fosse possível reproduzir um comportamento cerebral… sem o cérebro! Esse é um tipo de desafio que muitos cientistas da computação e programadores andam trabalhando por aí. Na Biologia Sintética também! Inspirado em algumas publicações recentes envolvendo experimentos in vitro de sistemas com comportamento de uma rede neural, queremos criar um modelo in vivo disso, e sem usar neurônios: com populações de bactérias! Elas seriam capazes de reconhecer um padrão luminoso incompleto de uma “memória” que possuem e depois completar esse padrão, dando uma saída (output) luminosa com o padrão mais próximo de sua memória em relação ao padrão inicial dado. Já escrevemos um post sobre o caminho de ligações improváveis que fizemos para chegar na ideia desse projeto. Veja aqui o link de um vídeo sobre a proposta.
Sensor de Tensão Mecânica de Membrana
Nós temos mecanismos sensoriais bem parecidos dos que existem em microrganismos. Basicamente eles podem ser: metabólitos, temperatura, luz, voltagem, e até mesmo campos magnéticos. Mas e o “tato”!? Aquele tipo de sensor que usamos a todo momento! Como fazer microrganismos traduzirem um contato físico em uma resposta (igual por exemplo à essa plantinha aqui)!? É o que propõe a ideia desse projeto. Propor um novo sensor que pretende fazer microrganismos nos contarem que os estamos tocando (através desse Biobrick, um “stretch channel”), emitindo luz azul nesse processo (através desse Biobrick, Aequorina). No final, podemos aplicar isso igual ao esquema da figura aí em cima. Veja o link de um vídeo sobre a proposta aqui (< desatualizado, mas no mínimo dá pra entender de onde veio o insight da ideia).
E aí!? O que você acha? Dê o seu pitaco!
SynbioBrasil no Science Blogs!
Após passar por um processo de seleção junto à outros ótimos blogs de ciência brasileiros o SynbioBrasil foi convidado a participar da rede ScienceBlogs Brasil (SBBr), uma das mais importantes e influentes comunidades de blogs sobre ciência do Brasil!
Figuram na SBBr grandes blogueiros da ciência e apoiadores da nossa iniciativa, como Átila Iamarino, do blog Rainha Vermelha, e Carlos Hotta, do Brontossauros em Meu Jardim, isso sem falar nos vários outros ótimos blogs (como o Massa Crítica; Chapéu, Chicote e Carbono-14; e Ciência e Ideias).
Todos nós do time de colaboradores, tanto dos que escrevem no blog, como os que participam da iniciativa para o iGEM 2012, recebemos com grande honra essa oportunidade e esperamos poder continuar nosso trabalho de divulgação científica sobre Biologia Sintética, iGEM e DIY Biology, seguindo nossa filosofia para uma ciência mais aberta, acessível e democrática, que estimule a interdisciplinariedade e integração de universidades, institutos e iniciativas privadas na inovação da pesquisa brasileira através da biologia sintética.
Particularmente, é muito bonito poder fazer parte dessa nova geração de blogs científicos, ainda mais podendo participar da comunidade de blogs que leio desde a adolescência e que com certeza influenciou muitas decisões da minha vida, servindo principalmente para alimentar e incentivar minha curiosidade: um dos bens mais preciosos que alguém pode ter! Obrigado! 🙂
ScienceBlogs! Lá vamos nós!
Lâmpada verde da Philips produz luz com bactérias
A Philips lançou uma lâmpada que utiliza bactéria bioluminescentes. Mais interessante é que esses microrganismos se alimentam de metano produzido pela compostagem de restos de alimentos realizado em pequena escala na própria casa. Para a Philips esse é o primeiro passo para a utilização de microrganismos em sistemas de iluminação.
Veja a matéria na íntegra.
Ligações Improváveis: RNA antisense, Sudoku e Redes Neurais
A ciência é cheia de ligações improváveis.
Veja por exemplo o estudo das partículas subatômicas e seus spins: quem diria que conhecer isso poderia permitir uma revolução na neurociência? Entendendo como o núcleo atômico dos átomos se comporta em um campo magnético foi possível construir o aparelho que permite literalmente olhar dentro de nosso cérebro, passando bem longe de um desconfortável bisturi: o aparelho de Ressonância Magnética Nuclear Funcional (geralmente os hospitais e clínicas tiram o “Nuclear” do nome porque isso assusta os pacientes; é sério!).
Chamamos essas ligações de “improváveis” principalmente por causa da sua contra-intuitividade, afinal quem pensaria em analisar o comportamento de cérebros ao se estudar algumas das menores coisas do universo!? Fazer essas pontes é o que se precisa para criar inovação, e é exatamente na busca desse tipo de coisa que nas últimas reuniões do Clube de Biologia Sintética começamos a fazer algumas ligações (não necessariamente na ordem do título) que “do lado de fora” têm uma aparência improvável, mas que no fundo talvez só sejam contra-intuitivas.
Tudo começou, ou melhor, tudo deveria ter começado (para amenizar a aparente desconexão) falando-se da mais novinha regulação de expressão gênica no mundo das descobertas científicas:
O RNA de Interferência
Representação do funcionamento dos RNAs antisense: quando se ligam à uma fita de RNA mensageiro com alto grau de complementariedade entre as fitas (diz-se "complementariedade" entre duas fitas de DNA (ou RNA) quando o código genético de ambas têm sequências de nucleotídeos que ligam-se entre si através dos pares A-T (U em RNAs) e C-G formados entre as fitas), há o bloqueiro da atuação da RNA polimerase, impedindo a tradução do RNA em proteína. Se não houver muita correspondência entre as fitas de RNA a traduação continua normalmente.
É mais uma daquelas descobertas “nobélicas”, estudada pelos pesquisadores americanos Andrew Fire e Craig Mello em 1998, ganhando o prêmio em 2006. A grande ideia dos RNAs de interferência (iRNA) é o pareamento de pequenos segmentos de RNA – que não são codificados em proteínas – com RNAs mensageiros, impedindo que sejam traduzidos por “bloquear” o ribossomo . Esse sistema de inibição gênica envolve várias enzimas (se quiser saber mais veja esse ótimo vídeo) e é um pouco mais complexo do que o sistema de regulação gênica daquilo que chamamos de RNA antisense, mas na essência funcionam do mesmo jeito: bloqueio da tradução através de um RNA antisense complementar. A grande diferença entre os RNAs antisense e os de interferência, que são comumente confundindos com sinônimos, é que os iRNA atuam através de toda uma via de reações enzimáticas em eucariotos, enquanto os RNA antisense são mais característicos de seres procarióticos e não precisam de uma via enzimática para regularem a expressão gênica.
Diferentemente dos outros tipos de regulação mediados por inibidores, que são basicamente proteínas que se ligam ao DNA inibindo a transcrição gênica, com os RNAs antisense têm-se uma gama muito maior de inibidores da expressão gênica. Imagine que você quer controlar uns 2 ou 3 genes em uma bactéria: existem muitos metabólitos que podem fazer esse trabalho (por exemplo IPTG, galactose, TetR e etc.), mas e se você quiser ter um controle de mais genes, digamos, uns 20!? Dá-lhe repressores! Por outro lado, se for possível usar RNAs de interferência suficientemente eficientes, poderia se fazer um vetor de transformação bem mais enxuto (em relação aos sítios repressores) além de poder construir um mecanismo de repressão mais orientado ao “alvo” de repressão: basta construir um RNA mensageiro complementar. É exatamente essa versatilidade que torna possível contruir uma…
Bactéria Resolvedora de Sudoku
Legal: Sudoku, Bactérias e RNA antisense… O que essas coisas têm a ver!?
Essa grande ideia veio do time japonês UT-Tokyo do iGEM de 2010, e além de usar RNAs antisense, também usou do dispositivo gênico baseado em recombinases semelhante ao que o time da Unicamp usou em 2009 para a mesma finalidade, que é diferenciar diferentes populações de bactérias. O sistema que eles criaram funciona basicamente assim:
Populações Diferentes
Diferentes tipos de Populações
Eles representaram (em um sudoku 4×4) cada posição por uma população específica de E.coli’s. Cada posição tem algo em seu DNA que a torna diferente de todas.
Diferentes Estados
Estados das Populações
Cada população pode se diferenciar em quatro tipos diferentes de E.coli’s correspondentes à cada número que um sudoku 4×4 permite (1, 2, 3 e 4).
Comunicação entre as Posições (Populações)
Comunicação viral entre as posições (populações) do sudoku
As populações devem se comunicar para transmitir a informação de suas posições para as outras posições; afinal é assim que se resolve um sudoku: podemos dizer que uma posição é 1, 2, 3 ou 4 depois de recebermos as informações de quais números existem no quadrado, linha e coluna correspondente à posição em questão.
Essa comunicação é feita através de vetores virais, que são vírus que as bactérias produzem para infectar as outras populações correspondentes às outras posições, transmitindo as informações que possuem (como sua “posição” e “estado”: 1, 2, 3 ou 4).
Diferenciação dos Estados
Diferenciação dos estados
Para o sudoku funcionar, quando uma posição identificar qual é o estado de suas vizinhas, ela deve se diferenciar justamente no estado que não recebeu sinal. Por exemplo (imagem ao lado), se a posição (1,1) (linha 1, coluna 1) receber as informações de que certas posições em seu quadrado, linha e coluna já estão diferenciadas nos estados 3, 2 e 1, ela deve se diferenciar em 4. Para conseguir fazer isso, os japoneses usaram o dispositivo chamado “4C3 leak switch”, que se baseia na probabilidade de uma polimerase em “ignorar” os sítios terminadores de transcrição. Para entender melhor, veja a imagem abaixo:
Cada gene codifica um tipo de recombinase (as setinhas apontando para a esquerda: Hin, flpe, Ligand 3 e Ligand 4). Quando a E.coli for infectada por um vírus de uma posição com que se comunica, ele inserirá um plasmídeo que expressa uma dessas 4 recombinases, agindo nas posições que flanqueam o mesmo gene na bactéria. Por exemplo, na imagem da diferenciação dos estados, a posição (2,2) envia um vírus à (1,1) passando a informação de que possui o estado “2”, expressando a recombinase flpe e retirando o respectivo gene do plasmídeo bacteriano através das posições FTR que flanqueiam o gene (ver imagem acima). Ao fazer isso, também retirará o sítio terminador que fica entra os FTR, aumentando a probabilidade da polimerase atravessar todas as sequências de recombinases de sequências invertidas e expressar a cre recombinase (setinha cinza apontando para a direita). Depois, se a posição (1,1) receber mais dois vírus diferentes, ele perderá 3 genes de recombinase e três sítios terminadores, restando apenas um sítio terminador entre o promotor pT7 e o gene cre. Nesse estágio, a probablilidade de a polimerase ultrapassar o sítio terminador (daí que vem o “leak”) é considerável, e quando o faz, transcreve a cre recombinase, que retira seu próprio gene e os dois sítios terminadores duplos depois dele, conectando o gene de recombinase que não foi retirado do plasmídeo junto dos genes que também estão em sentido reverso, transcritos pelo promotor pSP6. Além disso promove a produção de vírus através da retirada dos dois sítios de parada que separam o segundo promotor pT7 do gene que transcreve a polimerase que atua no promotor pSP6 e o gene que produz o capsídeo do vírus. O empacotamento das sequências genéticas no vírus acontecem após a loading sequence (retângulo rosa). Isso faz com que a posição 1 passe também a “emitir” vírus informando seu estado e posição.
Para entender de verdade, vale assistir o vídeo (começa mesmo aos 24 seg) que o próprio time japonês fez para mostrar o funcionamento do sistema (percebam o sotaque!):
Restrição de Posições
Para isso dar certo é preciso que somente as populações da respectiva linha, coluna e quadrado comuniquem-se entre si, ou seja, deve have uma restrição à comunicação entre as populações de posições não-relacionadas segundo o sudoku. Como isso é feito!? Sim! RNAs antisense!
Tudo isso só consegue funcionar graças à atuação dos RNAs antisense que coordenam o fluxo de informação entre as diferentes populações associadas às diferentes posições do sudoku. Na imagem do 4C3 leak switch são as location sequence que contém todas as sequências codificantes dos RNAs de interferência de cada posição. Com isso é possível construir uma tabela de correspondência de antisense que dirá quais antisense uma posição deve fazer para inibir a atuação dos vírus de outras posições não-relacionadas:
Mas espera aí! O sudoku é uma tabela 2D, como é possível separar as diferentes populações, uma em cada posição característica, e assim fazer a transferência de informação!? É preciso construir algo físico – uma tabela de sudoku de verdade – para esse sistema sintético!? Resposta: não é preciso “separar” as populações, a interação entre os RNAs antisense dos vírus de cada população que remete à uma posição dá conta do recado. Você pode misturar todas a populações em um tubo de ensaio (com o input, é claro) e depois analisar os estados de cada bactéria pertencente à um tipo de população (por sequenciamento) e assim saber o resultado do sudoku.
Esse conceito de restrição de informação por RNAs antisense, e esse fluxo de informação por vírus é essencial para se entender o que estávamos discutindo no clube de biologia sintética, sobre como fazer em um sistema bactériano uma…
Rede Neural
Por fim: rede neural! Como fazer um dispositivo biológico sintético que imite uma rede neural!?
Bem, abstratamente falando, uma rede neural pode ser simbolizada através da imagem ao lado: os neurônios (as bolinhas) e suas ligações. O que temos em comum entre esses sistema e o sudoku são que temos posições espaciais trocando informações e seguindo um padrão. No sudoku o que restringe o fluxo de informação são as regras que pré-estabelecemos para o jogo, no sistema neuronal o que restringe a comunicação é apenas o espaço (existe um número finito de ligações axônicas que os neurônios podem fazer devido à limitação de espaço), além de outro fator: o “peso” dessas interações, que associa uma intensidade de fluxo de informação entre neurônios (o aumento desses “pesos” durante o tempo devido a um estímulo é o que chamamos de aprendizado).
Rede de Hopfield
Para querer fazer o design de um sistema sintético que se comporte como uma rede
neural devemos usar um modelo que represente uma rede neural! Existem vários deles, mas um mais simples e talvez o mais interessante para usarmos é a Rede de Hopfield, muito usada em computadores para reconhecimento de padrões. Hopfield é chama de uma rede de memória associativa pois consegue armazemar memória através da associação de informações existentes na comunicação entre vários neurônios. Uma das implicações disso é a capacidade de recuperar esse padrão mesmo quando dado um padrão incompleto.
Exemplo do Funcionamento
Imaginemos que, semelhantemente ao sudoku, também tenhamos uma matriz com posições, só que agora 3×3 e tendo apenas dois estados: “preenchida” ou “ativada”(denotada por 1), e “não-preenchida” ou “inativada” (denotada por 0). Podemos construir então “letras” preenchendo essas posições. Queremos que nosso sistema reconheça o padrão incompleto dessas letras e complete-o com sua memória:
Legal, mas como funciona o algoritmo disso!? Basicamente é com a definição das conexões que esses dois padrões têm. Partindo da hipótese que somente as posições próximas podem se comunicar (assim como neurônios, em um modelo simplificado), no padrão que pré-estabelecemos para o sistema, a comunicação entre duas posições preenchidas é considerada excitatória, ou seja, uma posição influencia a outra a permanecer ativada; já quando uma posição não-preenchida se comunica com uma preenchida, a comunicação é considerada inibitória; e por fim, quando duas posições não-preenchidas estão uma ao lado da outra, há indiferença e não há ativação ou inibição entre si (ver imagem abaixo). Com isso podemos criar uma rede de comunicação característica de cada figura com os pesos dos padrões.
Para a rede reconhecer ambos os padrões, deve-se somar os pesos dos padrões L e T:
Cada peso de comunicação da soma dos pesos é computada para reestabelecer um dos padrões da memória dado um padrão incompleto. Vejamos o exemplo da imagem abaixo: um L incompleto. Para decidir se a posição não-preenchida se preencherá é preciso computar o padrão incial em relação aos pesos na “memória da rede” com a expressão abaixo, em que wik é o peso da interação entre a posição em questão (denotada por i) e uma determinada posição k.
Então somando-se os produtos entre os estados xk (das k posições comunicando-se com a posição incompleta) e os pesos wik das interações entre as k posições e a posição incompleta, define-se o estado que a posição incompleta deve ter: se é de fato um estado inativado ou ativado (preenchido):
x(3,1) = 1 . 1 + 0 . 1
x(3,1) = 1
Portanto, segundo a interação associativa da rede, a posição (3,1) torna-se em um estado ativado (1) completando a letra L. Para diferentes inputs o cálculo é o mesmo e (com algumas exceções) o sistema sempre se ajusta à um dos dois padrões de sua memória: ou um L ou um T.
Como Fazer isso com Bactérias
Assim comom no sudoku, podemos criar diferentes populações de bactérias para cada posição além de – pelo mesmo mecanismo – uma rede de transmissão de RNAs antisense por vírus baseando-se na tabela de pesos das interações entre as populações existentes (a “memória” do sistema), de modo que cada posição tenha os antisense corretos para reprimir ou estimular a produção de uma determinada proteína repórter para cada posição! O que se diferenciaria do sudoku é que precisaríamos construir um aparelho literal do sistema que queremos construir, ou seja: é preciso separar as diferentes populações para discernir os outputs para saber ao certo qual população referente emitiu luz verde por GFP, por exemplo. O input também poderia ser luz, feito através de um light switch.
E assim o ciclo das relações um tanto improváveis se fecha. Mas como a ciência é extremamente mutável vários outros assuntos podem se juntar nessa ciranda e dar origem a outras “improbabilidades”. Você, leitor, também pode fazer parte desse trabalho ou pelo menos acompanhar de perto e conhecer um pouco melhor sobre essas coisas que andam rolando nas discussões do clube de biologia sintética através das reuniões gravadas, em especial (sobre como fazer uma rede neural artificial em bactérias) essa aqui no nosso canal no LiveStream.
Quem sabe possamos colocar em prática tudo isso!? Vejamos em 2012!
Canal do SynbioBrasil no LiveStream!
Já está feito o nosso canal para transmissão ao vivo pela internet das reuniões do Clube de Biologia sintética pelo LiveStream, um site muito legal de streamming ao vivo pela internet que qualquer um pode criar.
Agora com esse novo recurso é possível interagir ao vivo com a apresentação, além de ser possível conferir os vídeos da apresentação depois no próprio canal.
SynbioBrasil no LiveStream!
Confira nosso canal clicando na imagem acima ou na barra aqui à direita com os links do SynbioBrasil.
Veja os horários das reuniões na página do clube de biologia sintética no cabeçalho do site para saber quando o canal estará online!
Esperamos sua participação por lá! Até!
Pesquisadores de Caltech constróem a primeira rede neural artificial de DNA
Pesquisadores da Universidade de
Caltech inventaram um método para construir sistemas de moléculas de DNA cujas interações simulam o comportamento de um modelo matemático simples de redes neurais artificiais.
A inteligência artificial tem sido inspiração para incontáveis livros e filmes, assim como aspiração de inúmeros cientistas e engenheiros. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) deram um importante passo na criação da inteligência artificial – não em um robô ou chip de silicone, mas num tubo. Os pesquisadores são os primeiros a fazerem uma rede neural artificial de DNA, criando um circuito de moléculas interagindo e que apresentam lembranças baseadas em padrões incompletos, assim como um cérebro.
“O cérebro é incrível”, disse Lulu Qian, um bioengenheiro de Caltech. “Permite o reconhecimento de padrões de eventos, formação de memórias, tomada de decisões e ações. Nós nos perguntamos, ao invés de uma rede de células neurais conectadas fisicamente, será que uma sopa de moléculas interagindo pode apresentar um comportamento típico do cérebro?” A resposta, como eles mostraram é sim.
Constituída de quatro neurônios artificiais feitos de 112 fitas distintas de DNA, a rede neural foi “treinada” para “reconhecer” quatro cientistas, cujas identidades são representadas por um conjunto específico de respostas para quatro perguntas sim-ou-não.
Depois de pensar em um cientista, um jogador humano fornece um subsistema de respostas que identificam parcialmente o cientista. O jogador conduz as pistas para a rede ao gotejar fitas de DNA correspondentes àquelas respostas dentro do tubo de ensaio. A rede identifica qual era o cientista que o jogador tinha pensado através de comunicação por sinais fluorescentes. Ou, a rede pode “dizer” que havia informação insuficiente para escolher apenas um dos cientistas em sua memória ou que as pistas contradizem aquilo que foi lembrado. Os pesquisadores jogaram esse jogo com a rede utilizando 27 maneiras de responder às perguntas (de um total de 81 combinações possíveis) e ela respondeu corretamente a cada vez.
Essa rede neural de DNA demonstra a habilidade de a partir de um padrão incompleto, descobrir o que ele representa – uma das características de um cérebro. “Nós somos bons em reconhecer coisas. Podemos reconhecê-las olhando para um conjunto de pistas ou características”, disse o co-autor Jehoshua “Shuki” Bruck. A rede neural de DNA faz isso, mas de uma forma mais rudimentar.
Sistemas bioquímicos com inteligência artificial – ou pelo menos uma capacidade básica de tomar decisões – poderia ter poderosas aplicações na medicina, química e biologia, os pesquisadores disseram. No futuro, esses sistemas poderiam operar dentro das células, ajudando a responder perguntas fundamentais da biologia ou diagnosticar uma doença. Processos bioquímicos que podem responder inteligentemente à presença de outras moléculas poderiam permitir que engenheiros produzissem compostos químicos cada vez mais complexos ou construir novos tipos de estruturas, molécula a molécula.
“Embora comportamentos como o do cérebro dentro de sistemas bioquímicos artificiais tenham sido hipotéticos por décadas”, segundo Qian, “eles são muito difíceis de entender e decifrar.”
Os pesquisadores basearam sua rede neural bioquímica em um modelo neuronal simples, chamado linear threshold function. O modelo neuronal recebe sinais de entrada, multiplica-os por um fator positivo ou negativo, e se a soma ultrapassar um certo limiar, o neurônio dispara, produzindo um sinal de saída.
“Este modelo é uma simplificação dos neurônios reais”, disse o co-autor Erik Winfree. “Mas é uma boa simplificação. Tem sido um modelo extremamente produtivo para explorar como o comportamento coletivo de vários elementos computacionais simples pode levar a comportamentos como o de um cérebro, como completar o padrão e memória associativa.”
Para construir a rede neural de DNA, os pesquisadores utilizaram um processo chamado strand-displacement cascade. Anteriormente, a equipe desenvolveu esta técnica para criar o maior e mais complexo circuito de DNA até então, que computava raízes quadradas.
Dentro do tubo de ensaio, o DNA dentro da solução contém moléculas de DNA simples fita e parcialmente dupla-fita. Uma simples-fita pode mudar sua conformação para uma parcialmente dupla-fita, e se suas bases forem complementares, a simples-fita se junta a dupla-fita, deslocando a outra fita da dupla-hélice. A simples fita então atua como
sinal de entrada enquanto a fita deslocada atua como sinal de saída, que pode então interagir com outras moléculas.
Já que eles podem sintetizar fitas de DNA com a sequência que eles queiram, os pesquisadores podem programar essas interações para se comportarem como uma rede de neurônios. Ao ajustar as concentrações de cada fita de DNA na rede, eles podem ensiná-la a se lembrar dos padrões únicos de respostas sim-ou-não que pertencem a cada um dos quatro cientistas. Diferentemente de algumas redes neurais artificiais que podem aprender diretamente a partir de exemplos, os pesquisadores usaram simulações computacionais para determinar os níveis de concentração molecular necessários para implantar memória na rede neural de DNA.
Enquanto este experimento mostra a promessa de se criar redes de DNA que podem, em essência, pensar, esta rede neural é limitada. O cérebro humano consiste de 100 bilhões de neurônios, mas criar uma rede com apenas 40 desses neurônios baseados em DNA – dez vezes maior que a rede demonstrada – seria um desafio, de acordo com os pesquisadores. Além disso, o sistema é lento; a rede no tubo de ensaio demorou 8 horas para identificar cada cientista misterioso. As moléculas também são incapazes de descolar e parear com uma fita diferente de DNA, então o jogo pode ser jogado apenas uma vez. Talvez no
futuro, uma rede neural bioquímica poderia aprender a melhorar sua performance depois de muitos jogos repetidos, ou aprender novas memórias ao encontrar novas situações. Desenvolver redes que operam dentro do corpo – ou até mesmo dentro de uma célula ou placa de Petri – também é um longo caminho, já que fazer esta tecnologia operar in vivo traz desafios completamente diferentes.
Além de desafios tecnológicos, engenheirar estes sistemas poderia também fornecer uma percepção da evolução da inteligência. “Antes de o cérebro ter evoluído, organismos unicelulares também eram capazes de processar informação, tomar decisões e agir em resposta ao meio
ambiente,” Qian explicou. A fonte de comportamentos complexos deve ter sido uma rede de moléculas fluindo pela célula. “Talvez o cérebro altamente desenvolvido e a inteligência limitada vista nas células unicelulares compartilhem um modelo computacional similar que é programado em diferentes substratos.
“Nosso artigo pode ser interpretado como uma demonstração simples de princípios neuro-computacionais nos níveis moleculares e intracelulares”, de acordo com Bruck. “Uma interpretação possível é que esses princípios sejam universais no processamento de informações biológicas.
Vejam os vídeos explicativos, em inglês, feitos pelos próprios pesquisadores. Ficou bem dinâmico!
Referências
Neural network computation with DNA strand displacement cascades.
http://www.nature.com/nature/journal/v475/n7356/full/nature10262.html
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2011-07/ciot-crc072011.php
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