Genomas, genomas, genomas I
O genoma de um organismo é a seqüência de nucleotídeos encontrada em cada um dos cromossomos de uma de suas células. Para os cientistas, esta informação pode ser importantíssima para entender a evolução deste organismo, para descobrir mais sobre o seu funcionamento ou para entender como manipulá-lo. Sequenciar um genoma completo é um desafio enorme: por exemplo, ainda não se conhece TODAS as 3 bilhões de bases do genoma humano (apesar de todo o hype).
Parte do problema vem das técnicas utilizadas para se sequenciar um genoma. Imagine que você tem que determinar a sequência de letras de uma Bíblia. Uma maneira de se fazer isso é ir linha a linha, copiando as letras. O problema é que é impraticável isso com o genoma. Uma das estratégias que geralmente se adota é o equivalente a rasgar várias Bíblia aleatoriamente em partes menores, contendo algumas páginas cada, colocar estas partes em fichários separados, fazer várias cópias em uma máquina de xerox e mandar todo o pacote para os diversos laboratórios envolvidos no projeto sequenciarem.
Quando um laboratório pega um fichário para sequenciar, a primeira providência é pegar todas as páginas e picá-las em pedaços menores e tirar mais cópias: algo equivalente a tirinhas de papel. Então, pega-se as tirinhas e anota-se as sequências de letras presentes em cada uma. A tarefa seguinte é para os computeiros: tentar montar, a partir da informação contida em pequenas tirinhas de papel, o conteúdo de um fichário. Depois, tentar montar a Bíblia novamente a partir do conteúdo de todos os fichários. O problema surge ao se perceber que, ao montar os fichários, você não colocou todas as partes da Bíblia: agora você terá quie tentar achar todas as partes para completar o livro. Um segundo problema, que não está presente na Bíblia, é que o genoma tem inúmera regiões repetitivas! Como saber a ordem destas sequências repetidas? E é aí que a coisa engasga. O bom é que estas regiões repetitivas são menos interessante, biologicamente falando, do que as não repetitivas. Mas ainda não sequenciamos o Genoma completo…
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- a outra estratégia que adotamos para se sequenciar um Genoma é ainda mais radical! Os livros são picados sem serem separados em fichários! É mais rápido mas a dor-de-cabeça na hora de montar os pedaços de volta é muito maior. O povo da Celera só conseguiu montar o Genoma Humano com a ajuda do consórcio internacional!
Foto: coxy (FLICXKR)
Humor Nerd: M&Ms personalizados
Cientistas têm um senso de humor bem peculiar, nunca neguei. Watson e Crick tinham gravatas com um DNA bordado como símbolo do “DNA club”. Já vi também um cientista com um relógio que tinha uma drosófila desenhada no fundo. No entanto, nada poderia me preparar com o cúmulo da nerdice: no congresso de Genomas que estou, que tem cerca de 10 mil participantes, eles servem M&Ms no intervalo. Só que os M&Ms não têm Ms impressos em sua superfície: têm C, A, T e G….
Por que não existem flores no mar?
Outro grande mistério na minha cabeça é a ausência de Angiospermas no mar (tá, excessões são esperadas). Aliás, fora as plantas que sobrevivem na beira da praia e no mangue, o mar é uma grande barreira para plantas terrestres (cadê a baleia das Angiospermas?). Novamente vou usar especulações para responder essa pergunta.
Um dos grandes problemas na agricultura mundial é a salinização dos solos (na Austrália este problema é particularmente importante). Os agricultures irrigam suas plantas o tempo todo, a água evapora, o sal da água fica e acumula. De modo geral, plantas são bastante sensíveis a sais, em particular o sódio. O que acho curioso é que o sódio (Na+) é um íon importantíssimo para a nossa sobrevivência dos animais. Um exemplo: sódio é utilizado por nós como moeda de troca na hora de transportar moléculas para dentro da célula. Como existe uma enorme quantidade de sódio no líquido extracelular fora das células, o nosso corpo utiliza a tendência do sódio entrar nas células para carregar consigo moléculas como glicose. O sódio é bombeado para fora das células depois. O sódio também é essencial na geração de impulsos elétricos no nosso corpo e nos outros animais.
Curiosamente, plantas usa outro íon como moeda de troca: o H+. A lógica é parecidíssima mas há co-transportadores molécula/H+ no lugar de Na+ e bombas de H+. Nas células eletricamente excitáveis, o cloro (Cl-) é utilizado no lugar do sódio. Isso indica que as plantas e animais, apesar de possuírem muitas similaridades, têm uma lógica iônica própria indicando que esse negócio de não usar sódio pode ser coisa antiga.
Qual o efeito do sódio nas plantas? Aparentemente (não consegui confirmar com ninguém), a força iônica do sódio tem o poder de alterar a conformação protêica das plantas. Curiosamente isso não acontece nos animais! Por que?
A minha teoria é que tudo remete à conquista do ambiente terrestre: as plantas terrestres são o resultado de apenas uma transição água-terra (acredita-se a alga Chara é parecida com as primeiras palnats a dominarem a terra). Essa transição aconteceu na água doce, pobre em sódio. Imagino que estas planat já viviam na água doce faz um tempo, apresentando algumas adaptações à vida sem sódio (e outros sais). Depois, no ambiente terrestre, as plantas continuaram sua vida virtualmente sem sódio, construindo proteínas sem se importar se elas seriam sensíveis a sódio ou não.
Já os animais resolveram a saída do mar (para a terra e água doce) de outra maneira: eles passaram a “carregar o mar” dentro de seus corpos. Nós mantemos as nossas céluals banhadas em um líquido salino muito semelhante à composição do mar. Logo, todas as nossas proteínas são naturalmente resistente ao sódio, tendo sido selecionadas em um ambiente no qual este íon estava presente. Ao trazer o mar consigo, os animais também criaram uma limitação: a necessidade de se obter sódio de outras formas. Isso explica a distribuição geográfica de certas formigas (dependentes do borrifo de água que vem do mar) e até a razão do sal se usada como dinheiro no passado (será?).
Esta teoria é mais especulativa do que a anterior, por isso nãp acreditem no que lêem!
Fazendo a América
Este blogueiro está, neste momento, nos Estados Unidos tentando o sucesso em tempos de crise.
Primeiro, entre os dias 08 e 15 de janeiro, estarei em San Diego para a XVII Plant and Animal Genome Conference, discutindo métodos de análise do transcriptoma e estratégias a serem utilizadas no sequenciamento do genoma da cana-de-açúcar. Mais interessante é o meu plano de visitar o Zoológico de San Diego, um dos maiores do mundo.
Depois, entre os dias 15 e 19 de janeiro, me encontrarei com a Paula para a Science Online 09, um encontro internacional de blogueiros de Ciência. Uma das intenções é divulgar o Lablogatórios por lá e, quem sabe, dar uma dimensão mais internacional ao negócio.
Por fim, entre os dias 19 e 25 de janeiro, estaremos em Nova Iorque onde pretendemos ir ao Museu de História Natural e descansar um pouco. Também iremos conhecer os escritórios do ScienceBlogs.com!
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PS: isso quer dizer que, infelizmente, não estaremos na Campus Party mas teremos muitos membros do Lablogatórios por lá! Isso não quer dizer que desistimos do Best Blogs Brazil! Cadastre-se por lá e vote no Brontossauros em meu Jardim para a categoria Ciências 
(ou outro blog do Lablogatórios 
) e no Rastro de Carbono para a categoria Educação!
Biologia na FUVEST 2009
Hoje foi a prova da Biologia na FUVEST, na segunda fase do exame de ingresso para a USP. Eu, que critico bastante vestibulares em geral, resolvi dar uma olhada e comentar as questões. A prova pode ser encontrada aqui. Vou atualizando o post aos poucos, portanto, dá-lhe F5 (reload).
Questão 1 - A questão oferece duas curva de taxas de glicose no sangue ao longo do tempo. Uma curva sobe mais alto que a outra e desce mais lentamente (curva A). É perguntada qual das duas curvas representa um paciente com diabetes e por que a curva menor (curva B) se estabiliza após 3 horas. Achei a questão muito boa, que exige a interpretação de um gráfico e o conhecimento de uma doença que atinge muitas pessoas no país. A diabetes é caracterizada por altos níveis de glicose no sangue e uma dificuldade de se retornar aos níveis basais após a alimentação (curva A). Uma das causas da diabetes é a intolerância à insulina, hormônio que provoca a absorção de glicose pelas células do corpo, o que explica a estabilização dos níveis de glicose na curva B. O hormônio glucagon atua de forma contrária à insulina, ajudando a estabilizar a taxa de glicose.
Questão 2 - A questão trata de um problema sério e algumas populações: a contaminação dos rios por mercúrio provocada prinicpalmente pela mineiração acaba intoxicando os seres vivos, homens inclusos, que vivem ao redor do rio. A tabela em anexo mostra a concentração de mercúrio em diversas espécies de peixes e na população ribeirnha. O mercúrio é um metal que acumula no organismo e pode trazer problemas neurológicos. Na primeira parte, pode-se desenhar a cadeia alimentar da região ordenando-se os animais pela concentração de mercúrio presente em seu corpo. A espécie C deve se alimentar apenas de plantas; a espécie B da espécie C; a espécie A das espécies B e C e os homens de todas as espécies. Outras cadeias são possíveis mas não com as opções dadas pela folha de resposta.
A segunda parte da questão pergunta se seria possível sugerir às populações deixar de comer peixes e só comer aipim. O problema é que o aipim é basicamente carboidrato e a população careceria de uma fonte de proteínas e outros nutrientes. Esta é outra questão bem razoável.
Questão 3 - Esta questão discute um problema sério que enfrentamos atualmente: a acentuada taxa de extinção de anfíbios no mundo inteiro. A primeira parte da questão pede ações humanas que possam estar diminuindo o pH das águas ou aumentando a incidência de luz ultravioleta. As respostas mais fáceis são: chuvas ácidas provocadas pela poluição e o aumento do buraco da camada de ozônio. A segunda parte pergunta como o parasitismo de um fungo que ataca a pele do sapo pode prejudicar o animal. A resposta é fácil: a pele de muitos sapos é a uma importante mucosa de trocas gasosas dos animais. Alguns sapos também têm respiração pulmonar (alguns nem respiração cutânea têm). Até agora estou curtindo bastante a prova, questões bem gerais que exigem conhecimentos gerais do aluno.
Questão 4 - primeira parte da prova pede para que se desenhe um gráfico a partir de uma tabela. Ótimo! A segunda parte achei meio estranha. Eu não entendi o que a produção mundial de oxigênio do fitoplâncton tem a ver com o gráfico desenhado… de qualquer forma, por menor que seja a taxa fotossintética de um fitoplâncton, existem tantos deles (zilhões!) que eles acabam contribuindo com a maior parte do oxigênio liberado na atmosfera. Achei a segunda parte da questão mal formulada…
Questão 5 - Olha só, uma questão sobre a conquista do ambiente terrestre pelas plantas!!!! Ontem mesmo estava pensando nisso… No entanto também não gostei da formulação da pergunta. Eles querem que o aluno saiba que órgãos as plantas da época possuíam e mencionam que existiam gimnospermas na época. Só que eles começam o texto mencionando a transição do Ordoviciano para o Devoniano e, até onde eu sei, as gimnospermas só surgiram no final do Devoniano… isso pode mudar a resposta de raízes, caules e folhas para ou raízes, caules, folhas, semnetes e estróbilos (será que estróbilos contam?)! A segunda parte também é meio estranha… dá vontade de reponder algo como: a disponibilidade de água permitia a sobrevivência das plantas e, portanto, a sua variabilidade A resposta que eles querem (acho) é: as plantas terrestres da época dependiam da água para realizar a reprodução sexuada, processo fundamental para o aumento da variabilidade genética de uma população.
Questão 6 - Não gosto de questões sobre parasitologia, como esta. São doenças importantes para a nossa realidade? Sim. É bom conhecê-las. Sim. Precisa perguntar na segunda fase da FUVEST. Não, questões de múltipla escolha são melhores para testar coisas mais decorebas. Enfim, malária, febre amarela, leishmania e dengue são transmitidas por mosquitos e doença de Chagas, por um percevejo. Destas, Chagas, malária e leishmania são causados por protozoários e dengue e febre amarela, por vírus. Questão idiota que não exige muito do cérebro do aluno.
Questão 7 - Um opilião na FUVEST! Já até sei quem fez a questão Opiliões são aracnídeos (também são quelicerados, as quelíceras são os dois cotocos na frente da boca do animal), é só contar o número de pernas. Me incomoda um pouco o fato de colocarem um aracnídeo que não possui um cefalotórax e abdômen bem desenvolvidos: entre os opiliões, estas estruturas são fundidas em um escudo. Essa diferença pode ter confundido uns (será?). Algumas espécies de opiliões têm cuidado parental por machos, que podem proteger os ovos de predadores. As fêmeas que escolherem machos que cuidam de ovos podem ter uma garantia de que seus ovos serão protegidos. Será que o fato de eles já terem ovos para cuidar também idica seu fitness? Questão bem intencionada mas tem pegadinha.
Questão 8 - Genoma! Outro assunto que tem ocupado meu processamento mental. A primeira parte queria saber se você sabe que o material genético é igual em todas as células (não contem para eles mas existem mutações mesmo em tecidos somáticos e também existe um fenômeno estranhíssimo de planats com diferentes genomas em diferentes tecidos). A segunda parte da questão queira saber se você entende que, embora o material genético seja o mesmo, nem todos os genes são expressos em todas as células. Diferenças na expressão gênica, refletidas na população de RNAm nas células, são a razão de termos células diferentes. Pergunta decente para uma segunda fase da FUVEST.
Questão 9 - Confesso que nunca ouvi falar de rickétsias. Nunca. Agora sei, via Wikipedia, que essas bactérias causam o tifo em homanos e são transmitidas pelas picadas de ácaros. Também aprendi que estas bactérias são os organismos mais parecidos com as nossas mitocôndrias, que podem se multiplicar dentro das células e possuem seu genoma próprio (circular, como o das bactérias). Gostei da questão pois aprendi algo!
Questão 10- Afe, ciclo celular! Uma questão chata mas que toca em um ponto central da Biologia, e que muitos alunos erram: como se comportam os cromossomos na mitose e na meiose. Em um indivíduo heterozigoto (Mm), na fase g1, as células possuem uma cópia de cada alelo, na fase de síntese esse número é duplicado e, no final da meiose, há duas células com uma cópia de cada alelo. Mitose clássica. Na segunda parte da pergunta a pergunta é basicamente a mesma mas para a meiose. Atenção! Os alelos se segregam primeiro, ou seja, na primeira divisão, vc tem duas células diferentes: uma MM e uma mm. Depois vc tem a separação das cópias dos alelos, resultando em quatro células haplóides: duas M e duas m.
Considerações finais: três questões excelentes no começo, três boas mas sem graça, uma de decoreba, uma com pegadinha e duas com enunciado mais ou menos. Acho que é uma melhora! Nota 7 para a prova. O que vc achou?
De lado 35: o céu em movimento
O vídeo abaixo foi tirado sem dó nem piedade de um excelente post do Kentaro Mori lá no Sendentário & Hiperativo. Além de escrever em diversos lugares, o Kentaro publica aqui no Lablogatórios o 100nexos, uma das grandes adições ao nosso coletivo Borg.
Eu TINHA que colocar o vídeo no meu blog, simplesmente porque ele TEM que estar em todos os blogs do mundo!
túrána hott kurdís by hasta la otra méxico! from Till Credner on Vimeo.
Por que não existem insetos no mar?
Outro dia, em um momento de iluminação, percebi que não há muitos insetos marinhos por aí (ouso a dizer que não existem mas a Biologia adora exceções). Intrigado, fui tentar descobrir o porquê. Já aviso que este é mais um daqueles posts cheios de especulações e achismos que deve estar cheio de maluquices e meias-verdades tiradas dos macaquinhos do meu sótão.
Vamos aos fatos: os insetos são o grupo de animais mais bem sucedidos no ambiente terrestre. A combinação da metamorfose, vôo, metabolismo baixo e polinização explicam parte da enorme diversidade de insetos que encontramos fora do mar. Em ambientes marinhos, no entanto, os artrópodes dominantes são os crustáceos, grupo dos camarões, siris e lagostas. Apesar de existirem crustáceos terrestres (tatuzinhos de jardim) e aracnídeos marinhos e terrestres, não há insetos marinhos. Eu creio que esta é uma conseqüência da história evolutiva deste grupo.
Os primeiros insetos devem ter surgido uns 400 milhões de anos atrás, no período Devoniano. Este período foi caracterizado pela conquista do ambiente terrestre por vertebrados e artrópodes, seguindo o caminho trilhado pelas plantas no período Siluriano. Nesta época, os crustáceos já dominavam os mares e os insetos acabaram conquistando o ambiente terrestre por falta de competidores. Isto explica, no entanto, somente por que os insetos não eram marinhos no começo, no entanto depois eles poderiam ter voltado ao mar e reconquistado os seus nichos, assim como baleias, focas, etc.
Um dos motivos dos insetos nunca terem voltado ao mar deve ser alguma limitação fisiológica. Uma delas é o seu sistema respiratório, baseado em canais espalhados pelo corpo do animais pelo qual o ar entra. Este sistema não permitem insetos viverem em profundidades muito altas, uma vez que eles necessitam do oxigênio do ar. Porém existem insetos de água doce que possuem estratégias próprias de sobrevivência que poderiam ser aplicados no ambiente marinho.
Uma outra razão para os insetos nunca terem invadido os mares são que dois de seus triunfos: o vôo e a polinização, não funcionam no mar. O vôo, por motivos óbvios. A polinização por que não há plantas com flores no mar (por que não há plantas com flores no mar? próximo post, talvez?). A ausência de flores no mar, cuja associação com os insetos explica o sucesso evolutivo de ambos grupos, explicaria a ausência de insetos marinhos.
Uma última razão para a inexistência de insetos é a ação de predadores. Grupos que evoluíram concomitantemente com os predadores, como os crustáceos e aracnídeos, teriam estratégias para evitar a predação enquanto insetos, recém chegados ao ambiente seriam comidos rapidamente.
No fim, a pergunta no início do post é mais uma que vou ficar devendo uma respsota. Independente da razão para o grupo com maior número de espécies entre os animais estar excluído no maior ambiente do planeta, é algo a se pensar. A evolução das espécies neste planeta tem muito mais histórias para serem descobertas.
