Código de barras genético: identificando espécies

barras.jpg ResearchBlogging.org

Códigos de barras são comumente usados em nossa sociedade. Eles servem como identificação de um produto: preço e tipo. Agora, podemos imaginar uma tecnologia dessas identificando seres vivos? Calma, calma. Não é algo parecido com o que os nazistas fizeram com os judeus em campos de concentração (tipo uma tatuagem). Estamos falando de um código de barras genético. Este conceito se baseia em regiões do genoma de seres vivos que seriam usadas para identificar uma espécie, isto é, cada espécie teria uma sequência de pares de bases específica numa dada região analisada. Por exemplo, para animais seria uma sequência de 658 pares de bases presentes no gene que codifica a enzima citocromo C oxidase (componente de cadeia respiratória). Para vegetais, essa região ainda é questão de debates, sendo possível serem usadas mais de uma para identificação.


Porém, a explosão do uso dessa ferramenta só se deu a partir das
novas técnicas de sequenciamento. Limitado pelas primitivas técnicas de
sequenciamento manual (eletroforese capilar, seguida por clonagem em
bactérias e sequenciamento de milhares de clones), o uso do código de
barras de DNA foi acelerado a velocidade da luz com as novas técnicas
de sequenciamento (de kilobites para gigabites de informações genéticas
lidas pelos novos aparelhos em apenas 1 semana de análise). Neste
contexto, o consórcio Código de Barra da Vida procura desenvolver (padronização mundial) e difundir essa nova ferramenta.

Mas
o que isso vem a acrescentar ao método morfológico de identificação de
espécies? Muita coisa! Métodos morfológicos se baseiam basicamente no
que o especialista vê, sendo assim, possui uma certa influência de
subjetividade (os taxonomistas vão me matar). Além disso, alguns
caracteres morfológicos mudam ou se perdem com o desenvolvimento do
organismo. Fora a plasticidade fenotípica encontrada dentro da mesma
espécie. Sendo assim, métodos genéticos padronizados podem driblar
esses obstáculos.

Por exemplo, o filo nematoda
possui organismos com grande importância em alguns ciclos
biogeoquímcos, mas sua identificação é extremamente difícil (poucos
caracteres morfológicos a serem avaliados). Estima-se que a riqueza de
espécies dos componentes marinhos dessse grupo supere a casa de
milhões, porém somente algumas milhares de espécies sejam descritas até
agora. Este fato mostra como o código de barras de DNA poderia revelar
um novo mundo para os taxonomistas.

Como outros exemplos de
avanços possibilitados por essa técnica, temos: identificação de
animais por fezes ou urina do mesmo, reavaliação de interação entre
espécies (especialistas ou generalistas) devido a descoberta de
espécies crípticas, identificação de partes espécies  ameaçadas de
extinção (impossíveis de serem identificadas morfologicamente) em
produtos contrabandeados e, no campo da biossegurança, fácil
identificação de espécies exóticas.

Além desses avanços, um
outro muito importante é na área de paleoecologia. A identificação
morfológica de fósseis é um sério problema, ainda mais quando falamos
de vegetais. Deste modo, o código de barras de DNA pode ajudar os
cientistas a reconstruírem ecossistemas pré-históricos com a
identificação mais precisa de espécies animais e vegetais. Um exemplo é
a análise de amostras coletadas no permafrost siberiano que revelam a
mudança na composição de espécies vegetais entre o Pleistoceno e
Holoceno, além de revelar 8 espécies de mamíferos 8 (incluídos mamutes
e lemmings).

É claro, que como qualquer técnica científica, o
código de barras de DNA tem seus problemas. Problemas na análise de DNA
mitocondrial ou do cloroplasto, a escolha das regiões (código de barras
do DNA) que serão analisadas e um dos mais importantes na minha
opinião, o quanto de diferença na sequência de DNA vai ser usado para a
separação em espécie, família, gênero… Este último quesito, esbarra
nos problemas das análises estatísticas (usadas para essa
diferenciação) causados pelo pequeno número de indivíduos da mesma
espécie que são analisados, o que não permite a correta estimativa da
variação intraespecífica (mesma espécie) para ser comparada com a
variação interespecífica (entre espécies diferentes). Mas mesmo assim,
devemos prestas bastante atenção nessa inovadora ferramenta. Nos
devidos limites, ela pode revelar um novo mundo, onde a diversidade de
espécies é tão grande e suas interações são tão complexas que nossa
visão atual sobre o funcionamento do nosso planeta terá que ser
totalmente revista.       

Referência:
VALENTINI, A., POMPANON, F., & TABERLET, P. (2009). DNA barcoding for ecologists Trends in Ecology & Evolution, 24 (2), 110-117 DOI: 10.1016/j.tree.2008.09.011

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Discussão - 5 comentários

  1. André Lengert disse:

    Só citando E.O. Wilson (opinião a ser considerada!)
    “If you just did barcoding, you could count the species, but you would only have a partial genome and a name, everything in between – what are organisms like, how do they behave, how do they interact with other organisms, what do they even look like – you’d have to do that with straight, direct, boots-on-the-ground fieldwork. You’re going to have to do it the old-fashioned way.”

  2. Breno Alves Guimarães de Souza disse:

    Obrigado a todos que comentaram até agora.
    Engrandeceram muito a discussão. Estou aprendendo muito com isso.
    André,
    concordo com vc. Somente taxonomia genética não adianta. É claro que como ecólogo, acredito que conhecendo bem a espécie de estudo em todas a suas partes (tante morfologicamente, quanto geneticamente) é essencial. Acho que técncica moleculares vem para somar e não tomar lugares das mais tradicionais.
    Emmanuele,
    obrigado pelas novas informações. Foram de muita valia.
    Abraços

  3. Emmanuelle disse:

    O uso de dados moleculares em inferências filogenéticas, só vem a contribuir com o conhecimento da biodiversidade, de modo que concantená-los aos dados morfológicos tem ajudado a solucionar alguns problemas taxonômicos. E o uso do marcador mitocondrial (citocromo oxidase) na identificação de espécies tem se mostrado bastante útil com vários grupos estudados,tanto animais quanto vegetais. Sou aluna de doutorado, ainda estou no início da minha pesquisa e trabalho com barcode de gracilaria (Rhodophyta), no entanto outros pesquisadores tem mostrado resultados positivos com o uso de barcode em Rhodophyta, principalmente porque ele possibilita identicar espécies crípticas e também desprovidas de estruturas de reprodução ( o que para o grupo que estudo é um caráter taxonômico muito importante). Eu acredito sim que o barcode é uma técnica que contribuirá significantemente no conhecimento da biodiversidade, mas como tudo em ciência tem suas limitações. Assim torna-se necessário muitos estudos para que sua validação nos forneça informações relevantes acerca dos organismos.

  4. André Lengert disse:

    Olá Breno,
    Conheci seu blog a pouco tempo mas agora costumo ler sempre que tenho um tempo livre. Parabéns, sempre muito bom!!
    Com relação ao post, eu particularmente não sou muito fã do Barcode não. Creio que existe muito marketing envolvido e pouca consistência científica no projeto.
    Na minha opinião a taxonomia atuando em conjunto com a sistemática molecular parece ser a melhor forma para a identificação de espécies. Além disso, a taxonomia fornece informações valiosas para outras áreas como ecologia, fisiologia, entre outros, enquanto que a molecular é bem mais limitada.
    Acredito ainda, que a discussão sobre o conceito de espécie está longe de acabar, e não será atribuindo um percentual de diferenciação em um fragmento de um gene que isso se resolverá. São necessários muitos estudos nesta questão antes de qualquer resultado.
    Bom são apenas opiniões pessoais!
    Abraços

  5. Rafaela disse:

    Para discussões mais elaboradas sugiro as leituras:
    1. Song, H.; Buhay, J.E.; Whiting, M.F. & Crandall, K.A. (2008). Many species in one: DNA barcoding overestimates the number of species when nuclear mitochondrial pseudogenes are coamplified DOI: 10.1073/pnas.0803076105 PNAS September 9, 2008 vol. 105 no. 36 13486-13491
    2. Grant, B. (2009). Traditional taxonomists are an endangered species. Could their unique brand of knowledge disappear, too? [http://www.the-scientist.com/templates/trackable/display/article1.jsp?a_day=1&index=1&year=2009&page=32&month=06&o_url=2009/06/1/32/1#Reference_Anchor%23Reference_Anchor]
    Abçs

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