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!)
Scinamate Synthetic Biology
Vídeo legal sobre SynBio
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O que é a vida!?
Talvez essa seja a pergunta – ou pelo menos variantes dela – que todos os que têm coragem de se perguntar, se perguntam pelo menos uma vez na vida.
Bem, o mínimo que podemos concluir desse metaquestionamento é que, se nos perguntamos isso, é porque estamos vivos e ponto final. O que seria uma das conclusões que você poderia tirar da frase que Descartes ficou convencidamente orgulhoso de ter elaborado: “Penso, logo existo!”. Mas esse é um site sobre biologia sintética, e como tal devemos tagarelar sobre como subjugar a Biologia ainda mais à nosso favor (com todo o respeito Biologia!), e não sobre essas coisas incertas de filósofos!
É aí que o pobre estudante, simpatizante, ou entusiasta do assunto se engana (i.e., leitor do blog). Toda a ciência, por mais complexa e rebuscada que se torne, chega a um ponto em que deve olhar para as suas entranhas e dizer: “Mas o que significa isso mesmo!?”.
Todas não, vai! A matemática já é bastante crescidinha para esse tipo de coisa. Já superou suas crises e faz tempo que vem descrevendo perfeitamente a realidade bem antes de a maioria das pessoas conseguir interpretar sua abstração como algo mais tangível.
A Física por exemplo, passou séculos podendo ser entendida sem maiores preocupações filosóficas, até chegar nos problemas quânticos. Nessa fase, uma pergunta puramente filosófica à olhos leigos – e também para um certo número considerável de não-leigos – poderia ser: “Como uma coisa pode e não pode estar no mesmo lugar ao mesmo tempo?” ou “Como um gato pode estar vivo e morto ao mesmo tempo dentro de uma caixa!?”. Mas aí a Matemática, com toda sua experiência, dá um tapinha nas costas da Física (a que muitos atribuem o parentesco de filha) e a ajuda em seus problemas existenciais, mesmo que muitos seres humanos não tenham a capacidade de compreender à primeira vista como ela ajudou. Mas isso é só um detalhe.
E a Biologia!? Ela vem sofrendo de um problema existencial há muito tempo, e agora as coisas vêm piorando; coitada. Ela já estava combalida por causa de uma velha história indecisa sobre considerar um vírus como vida ou como “pseudovida”, e agora ainda vêm uns astrobiólogos aí com o papinho de “temos que acabar com os nossos preconceitos sobre o que é vida para conseguir procurar e encontrar adequadamente vida fora da Terra”. E que ainda por cima, têm a audácia de comprovar que o querido ácido nucleico, a peça chave na propagação de toda a vida, pode ser de uma maneira bem diferente (ok, nem tanto diferente) da que conhecíamos como “normal”. Isso sem falar nesses pesquisadores aqui (do post anterior) que conseguiram fazer em laboratório uma bactéria com um nucleotídeo considerado tóxico, que na prática, é quase o mesmo que fazer o que o pessoal da Nasa fez, mas sem o estardalhaço incompreendido na mídia (ou seria a mídia incompreendendo o estardalhaço?).
“Mas o que eu tenho a ver com essas neuras das ciências!?”, poderia se perguntar a pessoa mais desavisada. Eu diria que tudo.
As sociedades mais predominantes no mundo, apesar de terem o pensamento científico seguindo uma lógica singular, têm uma cultura extremamente plural. Fato. Isso quer dizer então, à priori, que existem mais maneiras diferentes dessas culturas verem a ciência do que o contrário; e as maneiras de influenciar a ciência são bem maiores quando ela abre margem para discussão de seus conceitos incertos, como “o que é vida!?”.
Aos olhos de uns, as peripécias do grupo de Craig Venter (que criaram a “célula artificial” Mycoplasma laboratorium) podem ser “brincar de Deus”, aos olhos de outros pode ser apenas “a linhagem de bactéria geneticamente mais ‘enxuta’ que já se conseguiu criar”. É
nesse modelamento extremo da vida que a opinião sobre “o que é a vida!?” faz muito a diferença. Em geral essa pluralidade de visões é benéfica, pois ajuda a regularizar muita coisa potencialmente perigosa e não-ética. Mas por causa da falta de informação, pode gerar muito preconceito e dificultar várias pesquisas que poderia ajudar muita gente. Vide por exemplo o uso das células tronco: qual é sua opinião? Agora você consegue ver a implicação na sua vida do título desse post!?
Parece que a Biologia vai ter que ficar filosofando ainda um bom tempo sobre suas entranhas para responder algumas perguntas, mas isso talvez seja só um lembrete da sábia mãe Filosofia: de que pragmatismo em excesso e falta de questionamento geralmente não caem bem para o estômago das ciências.
O que é Biologia Sintética?
Este post deveria ser um dos primeiros artigos para um site que se diz especializado em biologia sintética. Mas confesso para vocês que definir o que é biologia sintética, para mim, não foi (é) uma tarefa fácil. Como podem ser vistos nos posts no blog, existem vários aspectos da synbio que permitem diferentes definições de acordo com o ponto de vista de quem está fazendo biologia sintética. Por exemplo, um engenheiro interessado em criar dispositivos computacionais sintéticos em uma bactéria, ou um biotecnólogo interessado em produzir biocombustíveis ou um biólogo querendo montar uma bactéria a partir de simples elementos químicos. Claramente, todas estas áreas estão conectadas, mas criar uma definição que consiga embarcar todas as possibilidades não é trivial. Por isso, digo que este post é orgânico, que deve mudar à medida que o meu conhecimento sobre o assunto se aprofunda.
Uma característica que une todos os biológos sintéticos é a vontade de tornar o processo de engenharia de sistemas biológicos mais fácil e confiável. Dentro desse contexto, existem quatro diferentes níveis de atuação da biologia sintética:
(i) partes biológicas: sendo o DNA a linguagem de programação, as partes biológicas são uma sequência de dados (AGCTA…) que possuem funções determinadas. Por exemplo, uma sequência de DNA que faz a célula mudar a cor de verde para amarelo. Estas partes são descritas, catalogadas e respeitam determinado padrão físico de montagem (leia mais sobre os biobricks). Espera-se que com o tempo se possam descrever as características de inúmeras partes biológicas para serem utilizadas para a construção de dispositivos, sistemas,…. Essa é uma das funções da Secretária de Partes Biológicas Padrão do MIT.
(ii) dispositivos sintéticos: são compostos por partes biológicas capazes de processar sinais. Processam inputs em outputs. Para a construção de dispositivos robustos e eficientes são necessárias partes que funcionem de uma maneira previsível. Veja mais sobre dispositivos sintéticos.
(iii) sistemas sintéticos: são um conjunto dispositivos capazes de captar sinais, processar informações e realizar funções determinadas, como por exemplo, uma célula capaz de captar algum sinal do ambiente e decidir se irá realizar uma determinada função como combater uma célula tumoral, produzir determinado metabólito etc.
(iv) por útimo, existe a arquitetura sintética de populações em que, por ex, cada microrganismo possui um dispositivo diferente, sendo necessário que estes dispositivos trabalhem em conjunto para realizar determinada função. Trabalhar em conjunto, como uma população que precisa trabalhar com sincronismo, é o caso dos osciladores. Para isso, é necessário dominar mecanismos robustos de comunicação célula-célula.
A biologia sintética pode ser aplicada em praticamente todas áreas da biologia molecular, biotecnologia e engenharia genética. Porém existem algumas áreas que se destacam como sendo próprias da biologia sintética:
1. Construção de uma célula mínima: identificação das partes básicas para construção de uma célula.
2. Reconstrução de células: tendo como objetivo central a construção de formas de vida artificiais a partir de elementos químicos.
3. Construção de novos códigos genéticos.
5. Construção de células capazes de realizar funções diferentes daquelas encontradas na natureza, como a obtenção de novas rotas bioquímicas de produção de novos compostos. .
Essa última, talvez seja a que mais tenha impacto nas nossas vidas cotidianas a curto-prazo, através do desenvolvimento de remédios mais baratos e com a produção de combustíveis e químicos utilizando recursos renováveis.
