Em formação

Pode algum organismo ter a capacidade de criar uma nova espécie cada vez que se reproduz?


Existem muitos tipos diferentes de organismos vivos em nosso planeta. Então, eu estava me perguntando se tal organismo poderia existir?

Pode existir algum organismo que tenha a capacidade de adquirir alguma informação genética do organismo que consome, e repassá-la com sua própria informação genética, formando uma nova espécie a cada vez que se reproduz.


Conceito de espécie

Primeiro, dê uma olhada em Como os humanos poderiam ter cruzado com os Neandertais se somos uma espécie diferente? para entender melhor o conceito de espécie.

Vou assumir que você está usando a "definição de espécie biológica", que se baseia no isolamento reprodutivo.

Pode algum organismo ter a capacidade de criar uma nova espécie cada vez que se reproduz?

A questão é principalmente sem sentido. Em suma, se é verdade que todos os descendentes são uma nova espécie, isso significa que, por definição, a linhagem é assexuada e, então, o conceito de espécie é normalmente considerado de pouco interesse. Vamos considerar as linhagens assexuada e sexual separadamente para talvez esclarecer o que quero dizer.

Linhagens assexuadas

Para linhagens de reprodução exclusivamente assexuada, também decidimos que a questão não faz sentido porque o conceito de espécie não se aplica a elas. Ou decidimos que o conceito de espécie se aplica e então cada indivíduo é necessariamente uma nova espécie. Então, sim, por definição não há linhagens de reprodução exclusivamente assexuada onde uma nova espécie não é criada a cada evento reprodutivo.

Linhagens sexuais

Para as linhagens sexuais, a questão também não faria sentido, pois se cada indivíduo fosse sua própria espécie, então a linhagem seria assexuada!


Absolutamente impossível. Existem vários motivos básicos:

1. A modificação genética não é tão simples

Não vou entrar na mecânica disso, mas basta dizer que você não pode realizar a modificação genética simplesmente por ter as células de uma espécie perto das células de outra. Requer técnicas complexas, como disparar o novo código no genoma hospedeiro junto com partículas de metal, choque ou tratamento térmico da célula receptora, etc.

2. Esta "característica" não tornaria uma espécie mais viável

Se as espécies existissem, digamos apenas nos últimos 1.000 anos (+++), imagine a quantidade de informação que teria sido coletada. Além de ser incapaz de se reproduzir com outros de sua espécie devido à incompatibilidade genética, a informação extra sendo adicionada cada geração tornaria as espécies tão carregadas de "características" que muito rapidamente começariam a usar sua utilidade.

Além disso, as "características" adquiridas tenderiam a tornar o predador mais parecido com sua presa. Isso não seria ajuda ele e sua progênie para sobreviver; em vez disso, iria impedi-los de capturar presas adicionais. Se uma raposa, por exemplo, começa a encolher porque está comendo ratos, chegará o tempo em que não será mais capaz de pegá-los.

3. As células somáticas não são células reprodutivas

Estou ciente de que não é necessariamente em sua pergunta, e muito possivelmente você não quis dizer isso, mas enquanto eu estiver aqui, vale a pena o esforço de apontar que em muitos organismos predadores, a reprodução ocorre por meiose, fertilização, etc. quer dizer, mesmo que o novo DNA fosse absorvido pelas células e por algum acaso inacreditável, o código fosse copiado para o genoma das células do hospedeiro, essa característica não seria passada para a prole a menos que o código fosse tb implantado no portador reprodutivo células.

Mesmo se isso acontecesse, você teria novamente o problema de que as sequências de códons adicionais muito provavelmente tornariam impossível para a célula reprodutiva se ligar a outro gameta "equivalente".


Lamento mas não. Apenas não.


Fontes:


Clonagem

A clonagem é uma técnica que os cientistas usam para criar réplicas genéticas exatas de genes, células ou animais.

Biologia, Genética, Saúde, Química

Beagles clonados

Dois filhotes de beagle clonados com sucesso em Seul, na Coreia do Sul. Esses dois cães foram clonados por uma empresa biofarmacêutica especializada em terapêutica baseada em células-tronco.

A clonagem é uma técnica que os cientistas usam para fazer cópias genéticas exatas de seres vivos. Genes, células, tecidos e até animais inteiros podem ser clonados.

Alguns clones já existem na natureza. Organismos unicelulares como as bactérias fazem cópias exatas de si mesmos cada vez que se reproduzem. Em humanos, gêmeos idênticos são semelhantes a clones. Eles compartilham quase exatamente os mesmos genes. Gêmeos idênticos são criados quando um óvulo fertilizado se divide em dois.

Os cientistas também fazem clones em laboratório. Freqüentemente, clonam genes para estudá-los e entendê-los melhor. Para clonar um gene, os pesquisadores pegam DNA de uma criatura viva e o inserem em um portador como uma bactéria ou levedura. Cada vez que esse portador se reproduz, uma nova cópia do gene é feita.

Os animais são clonados de duas maneiras. O primeiro é chamado de geminação de embriões. Os cientistas primeiro dividiram um embrião ao meio. Essas duas metades são então colocadas em um útero materno. Cada parte do embrião se desenvolve em um animal único, e os dois animais compartilham os mesmos genes. O segundo método é denominado transferência nuclear de células somáticas. As células somáticas são todas as células que constituem um organismo, mas que não são espermatozoides ou óvulos. Os espermatozoides e os óvulos contêm apenas um conjunto de cromossomos e, quando se unem durante a fertilização, os cromossomos da mãe se fundem com os do pai. As células somáticas, por outro lado, já contêm dois conjuntos completos de cromossomos. Para fazer um clone, os cientistas transferem o DNA de uma célula somática animal para uma célula-ovo que teve seu núcleo e DNA removidos. O óvulo se desenvolve em um embrião que contém os mesmos genes do doador de células. Em seguida, o embrião é implantado no útero de uma mulher adulta para crescer.

Em 1996, cientistas escoceses clonaram o primeiro animal, uma ovelha que chamaram de Dolly. Ela foi clonada usando uma célula de úbere retirada de uma ovelha adulta. Desde então, os cientistas clonaram vacas, gatos, veados, cavalos e coelhos. Eles ainda não clonaram um humano, no entanto. Em parte, isso ocorre porque é difícil produzir um clone viável. Em cada tentativa, pode haver erros genéticos que impedem o clone de sobreviver. Cientistas precisaram de 276 tentativas para acertar em Dolly. Existem também preocupações éticas com a clonagem de um ser humano.

Os pesquisadores podem usar clones de várias maneiras. Um embrião feito por clonagem pode ser transformado em uma fábrica de células-tronco. As células-tronco são uma forma inicial de células que podem se transformar em muitos tipos diferentes de células e tecidos. Os cientistas podem transformá-los em células nervosas para consertar uma medula espinhal danificada ou células produtoras de insulina para tratar o diabetes.

A clonagem de animais tem sido usada em várias aplicações diferentes. Animais foram clonados com mutações genéticas que ajudam os cientistas a estudar doenças que se desenvolvem nos animais. Animais como vacas e porcos foram clonados para produzir mais leite ou carne. Os clones podem até & ldquorescolher & rdquo um querido animal de estimação que morreu. Em 2001, um gato chamado CC foi o primeiro animal de estimação a ser criado por meio de clonagem. A clonagem pode um dia trazer de volta espécies extintas, como o mamute peludo ou o panda gigante.

Dois filhotes de beagle clonados com sucesso em Seul, na Coreia do Sul. Esses dois cães foram clonados por uma empresa biofarmacêutica especializada em terapêutica baseada em células-tronco.


Monstros reais

Por 80.000 anos, um monstro em particular aterrorizou seres humanos.

É conhecido como Plasmodium, um parasita unicelular que infecta o fígado e a corrente sanguínea. Causa malária, uma doença que pode ser fatal, principalmente em crianças. O parasita se esconde nas células vermelhas do sangue que transportam oxigênio e se multiplica, eventualmente explodindo para fora da célula, destruindo-a no processo.

Em 2016, a doença infectou 216 milhões de pessoas, matando 445.000. Mais de 90% desses casos ocorreram na África e 70% das mortes ocorreram em crianças menores de cinco anos.

As crianças são particularmente vulneráveis ​​à infecção por malária. Em 2015, quase 303.000 crianças africanas morreram antes de seu quinto aniversário, de acordo com a OMS.

Chip Somodevilla / Getty Images

Para infectar humanos, o Plasmodium depende da fêmea do mosquito Anopheles. O parasita mora dentro do mosquito e é transferido para os humanos quando o mosquito mergulha sua boca em forma de agulha na pele.

Os cientistas raciocinaram que, para ter como alvo a malária, você poderia ter como alvo o mosquito, impedindo-o de transportar o parasita pela população. As primeiras tentativas de controlar a malária por meio da engenharia genética centraram-se na produção de mosquitos Anopheles "transgênicos" - introduzindo DNA de outros organismos em seu genoma que ajudaria a prevenir a disseminação do parasita.

Houve sucessos no laboratório, com estudos mostrando que organismos transgênicos poderiam ser criados com genes que inativaram o Plasmodium ou interromperam totalmente seu desenvolvimento. No entanto, ao adicionar os genes extras, os cientistas tornaram os insetos criados em laboratório fracos e menos propensos a sobreviver na natureza. Isso os impede de espalhar seus genes antimalária porque morrem muito rapidamente, antes que tenham a oportunidade de se reproduzir.

Como os cientistas poderiam superar esse problema?

A natureza, como tantas vezes acontece, forneceu uma resposta.


A edição de genes de baixo custo pode gerar uma nova forma de bioterrorismo

O que aconteceria se a edição genética caísse nas mãos erradas?

2012 viu o advento da técnica de edição de genes CRISPR-Cas9. Agora, poucos anos depois, a edição de genes está se tornando acessível a mais pessoas do mundo do que suas instituições científicas. Essa nova técnica agora está sendo usada em projetos de saúde pública, para minar a capacidade de certos mosquitos de transmitir doenças, como o vírus Zika. Mas essa iniciativa deixou muitos no campo se perguntando se ela poderia ser usada para o propósito oposto, com más intenções.

Em fevereiro, o Diretor de Inteligência Nacional dos EUA, James Clapper, divulgou uma Avaliação Mundial de Ameaças para alertar a comunidade de inteligência sobre os riscos potenciais decorrentes da edição de genes. A tecnologia, que é uma promessa incrível para a agricultura e a medicina, foi adicionada à lista de armas de destruição em massa.

Acredita-se que terroristas amadores, atores não-estatais como o ISIS, ou estados rudes como a Coreia do Norte, poderiam colocar as mãos nele e usar essa tecnologia para criar uma arma biológica como a Terra nunca viu, causando destruição gratuita e caos sem nenhuma maneira de mitigá-lo.

Agora, o Pentágono está se movendo para neutralizar tal atividade e encontrar um "curso seguro" para controlar esta tecnologia emergente. Mas será um ato de equilíbrio difícil, permitindo pesquisas científicas valiosas e, ao mesmo tempo, controlar e monitorar possíveis ameaças.

Os cientistas usam a edição de genes para evitar que os mosquitos transmitam o vírus Zika.

Dois fenômenos aumentam o risco, o custo da edição de genes caiu drasticamente e as informações sobre como ele funciona podem não estar mais trancadas. Cientistas da Universidade de Stanford afirmam "que a engenharia genética pode estar disponível em domínio público". Por isso, o Pentágono quer desenvolver “genes seguros”, que poderiam ser usados ​​para neutralizar substâncias perigosas projetadas por biohackers.

Os medos atingiram o pico devido a inovações recentes em algo chamado "unidades genéticas". Em vez de simplesmente alterar os genes de um organismo para obter um certo efeito, os impulsos genéticos tornam a característica hereditária. Portanto, seria transmitido a quase todos os organismos nas gerações subsequentes. Com os mosquitos, se você eliminar sua capacidade de transmitir doenças e tornar a característica hereditária, logo poderá eliminar completamente as doenças transmitidas por mosquitos.

Claro, se você alterasse uma superbactéria particularmente desagradável para torná-la incurável pelos métodos atuais, ela seria adotada por seus descendentes e poderia criar a próxima grande praga. Isso poderia ser feito com vírus, bactérias, virtualmente qualquer coisa viva. Teoricamente, os superbactérias poderiam estar imbuídos de propriedades nem mesmo encontradas na própria natureza.

O Departamento de Defesa recorreu à DARPA, o braço de pesquisa do Pentágono. As autoridades estão agora montando um programa Safe Genes, que conterá um kit de ferramentas de biossegurança e biossegurança. O gerente de programa da agência, Renee Wegrzyn, resumiu desta forma: “A DARPA quer desenvolver controles para edição de genes e tecnologias derivadas para apoiar a pesquisa responsável e se defender contra atores irresponsáveis ​​que podem intencionalmente liberar organismos modificados.”

Ebola. Um biohacker poderia alterá-lo geneticamente para torná-lo mais contagioso ou mortal.

Para isso, a agência “... está buscando um conjunto de ferramentas versáteis que podem ser aplicadas independentemente ou em combinação para apoiar a bioinovação ou combater as ameaças biológicas”. Não é apenas DARPA. A FBA recentemente criou uma filial especial dentro da Diretoria de Armas de Destruição em Massa para lidar também com a biohacking.

Os objetivos do programa da DARPA são múltiplos. Eles visam desenvolver genes controlados por editores de genoma que são "espaciais, temporais e reversíveis", para encontrar maneiras de apagar genes danificados ou perigosos e retornar um organismo de volta ao normal e encontrar "contramedidas moleculares" para prevenir ou limitar a âmbito da edição, a fim de proteger as populações.

CRISPR-Cas9 significa “Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats”. Descoberto originalmente em bactérias, é tecnicamente uma enzima que pode cortar qualquer lugar ao longo de uma fita de DNA. A técnica pode ser usada para cortar, inserir ou substituir genes dentro do DNA. O CRISPR pode até mesmo ativar e desativar genes para obter o efeito desejado. Por exemplo, os pesquisadores o usaram para desligar o HBB, o gene responsável pela talassemia.

Criar tal toxina ou patógeno seria extremamente difícil, mas não impossível.

O biólogo molecular John Parrington, da Universidade de Oxford, falou recentemente no British Science Festival sobre as preocupações em torno da edição de genes. Ele disse que a questão da segurança também pesa na mente da comunidade científica. É claro que a maioria dos biohackers hoje está fazendo experiências com ele por razões úteis.

Harrington disse que alguns estavam “usando a edição do genoma para fazer um tipo especial de cerveja artesanal”, na esperança de descobrir novos sabores. Muitos eram amadores sem formação científica. Mesmo assim, eles têm que seguir os mesmos protocolos de segurança que os cientistas “reais” fazem.

Parrington, autor de livros como The Deeper Genome e Redesenhando a vida, divulgou que certamente não será fácil criar uma doença totalmente nova ou difícil de curar. Parte do motivo é porque a natureza já é muito boa nisso, e a outra parte é o quão perigoso seria para aqueles que trabalham com ela.

Mesmo assim, ele admitiu que a capacidade existe e isso é preocupante. “Quem sabe o que vai acontecer no futuro”, disse ele. “Há certa inquietação entre o serviço de segurança sobre aonde tudo isso está levando.”


O dilema do impulso genético: podemos alterar espécies inteiras, mas devemos?

Uma nova tecnologia de engenharia genética pode ajudar a eliminar a malária e evitar extinções - se a humanidade decidir desencadeá-la.

UMA Drosophila melanogaster mosca-das-frutas projetada com um gene que a fazia ter olhos fluorescentes vermelhos. Crédito. Craig Cutler para The New York Times

O ma noite do início do verão de 2018, o biólogo Anthony James dirigiu de seu escritório na Universidade da Califórnia, Irvine, para a sede da Creative Artists Agency, um elegante arranha-céu de vidro e aço em Los Angeles. Lá, cerca de 200 escritores, diretores e produtores - muitos deles envolvidos na produção de thrillers de ciência e tecnologia - foram reunidos para um evento chamado Science Speed ​​Dating, onde James e outros cientistas explicariam seu trabalho. As sessões foram organizadas, James me disse, "na esperança de esclarecer os fatos pelo menos um pouco".

Os participantes foram designados a grupos diferentes, de modo que cada cientista teve apenas sete minutos para descrever seu trabalho para um grupo antes de correr para a próxima sala e começar de novo. “Havia muitas escadas, então eu ficava realmente sem fôlego”, lembra James. "Eu chegaria ofegante." Ele também se sentiu um pouco sobrecarregado. Havia executivos em ternos caros, rapazes e moças parecendo inexplicavelmente elegantes em jeans rasgados e, de acordo com James, um número desconcertante de pessoas usando chapéus. Poucos, se algum, tinham um conhecimento profundo de genética - um participante em particular sempre se referia ao “genoma escuro”, como se isso fosse uma coisa. “Eu tive que dizer a ele,‘ Geneticistas de verdade geralmente não falam assim ’”, disse James.

James começou sua apresentação com uma breve visão geral das doenças transmitidas por mosquitos, como malária e Zika. Em seguida, ele começou a falar com cautela sobre sua própria área de especialização científica: uma invenção obscura, mas poderosa, conhecida como gene drive. James começou observando que dois pais humanos de olhos castanhos às vezes podem gerar uma criança de olhos azuis, embora apenas se ambos os pais carregarem uma cópia do gene recessivo. Um gene drive, explicou ele, era uma ferramenta que, em algumas espécies, poderia transformar esses eventos em quase uma certeza. Por um lado, garantia que um determinado gene seria herdado, mesmo que apenas um dos pais o tivesse. E iria inserir automaticamente o gene escolhido em ambas as cópias do DNA da prole, efetivamente transformando uma característica recessiva em dominante. Só isso, explicou James, “permite que você mude as probabilidades, de modo que você tenha olhos azuis 99% das vezes”.

O que tornava o gene drive realmente estranho e notável, porém, era que ele não parava com um único conjunto de descendentes. Geração após geração, ele copiaria e colaria implacavelmente o gene que carregava, até que estivesse presente em todos os descendentes. “Para a maioria das pessoas na sala, você poderia dizer que foi a primeira vez que ouviram falar disso”, lembra James. "Dava para ver os olhos deles ficando grandes."

Isso é importante, explicou James, porque permite que você mude não apenas uma única criatura, mas - potencialmente - uma população inteira, e rapidamente. Poucos meses depois que a técnica foi descoberta em 2014, James projetou dois mosquitos para carregar um gene drive que estava ligado a um gene para a cor fluorescente vermelha que teria como alvo os olhos dos mosquitos. Ele então colocou cada um em uma caixa com 30 mosquitos de olhos roxos comuns. À medida que os mosquitos se reproduziam, eles produziam descendentes: cerca de 3.900 após duas gerações.(Os mosquitos põem muitos ovos.) Sob as regras normais de herança, deveria haver um número igual de mosquitos de olhos vermelhos e olhos roxos. Em vez disso, quando James abriu as caixas para verificar os filhotes, todos, exceto 25 dos 3.900 mosquitos, estavam com os olhos vermelhos.

Leigh Dana Jackson, uma produtora que estava adaptando um romance de fantasia chamado "The Fifth Season" para a televisão, foi uma das pessoas que viu a palestra de James. “Fiquei fascinado com o fato de que isso já era real”, ele me disse. Não foi difícil imaginar a versão hollywoodiana da história do gene: o cientista desonesto determinado a destruir a agricultura global criando um exército imparável de insetos (título provisório: "A Praga"), o titã corporativo corrupto que alertou esse gene impulsos podem sofrer mutações descontroladas, silencia o pesquisador, determinado a ver o retorno de seu investimento.

Até agora, pelo menos, a realidade é menos sinistra. Os drives genéticos ainda precisam ser testados fora do laboratório, e mesmo o projeto mais desenvolvido até agora - o drive genético antimalárico nos mosquitos Anopheles - não estará amplamente disponível por pelo menos mais cinco anos. Mas muitos cientistas e especialistas em saúde pública acreditam que os benefícios podem ser significativos. Além de combater a malária, os genes podem ser usados ​​para alterar, ou mesmo eliminar, outros insetos causadores de doenças, desde os flebotomíneos que transmitem a leishmaniose até os carrapatos que carregam a doença de Lyme nos Estados Unidos. (Como a disseminação de uma característica ocorre ao longo de gerações, um impulso genético funciona melhor em espécies que se reproduzem rapidamente, como insetos e roedores, em vez de, digamos, elefantes e pessoas.) Eles também podem ser usados ​​para proteger espécies ameaçadas de extinção. Em Galápagos, grupos ambientais como o Island Conservation e a International Union for Conservation of Nature exploraram o uso de um gene drive "totalmente masculino" - que resulta apenas em descendentes machos - para eliminar os ratos que estão dizimando as populações nativas de pássaros e tartarugas , que atualmente são administrados com iscas envenenadas. E entre os pesquisadores agrícolas, os impulsos genéticos têm sido sugeridos como uma estratégia para combater as pragas invasoras das plantações, como a mosca-das-frutas, sem pesticidas.

Por enquanto, porém, muito do potencial das unidades de genes ainda é altamente especulativo, e há um número apreciável de incógnitas. Em um relatório de 2016 de apoio cauteloso, a National Academy of Sciences alertou que "lacunas consideráveis ​​no conhecimento" permanecem em torno dos impactos ecológicos e evolutivos dos impulsos genéticos. Um gene dirigido poderia parar um vírus apenas para abrir o caminho para outro, mais virulento? Ele poderia pular de uma espécie para outra relacionada? Quais seriam os efeitos ambientais, se houver, de alterar os genes de espécies inteiras? Que tal eliminar uma espécie inteiramente?

Para os daters speed, pelo menos, essas perguntas pareciam ressoar. “Você está pensando, ok, se você está falando sobre um cientista benevolente usando isso, ótimo”, Jackson me disse mais tarde. “Mas e quanto à alternativa?” Durante a sessão Q. and A. posterior, Jackson lembrou, um participante parecia especialmente alarmado, pressionando James sobre como os genes podem ser usados ​​nas mãos de uma potência estrangeira inescrupulosa. “Ele era o personagem de Jeff Goldblum!” Jackson brincou.

Hollywood, é claro, não é um teste preciso de como uma nova tecnologia provavelmente será recebida pelo público. Mas também não é uma má aproximação. Como roteiristas, a maioria de nós tende a gravitar em direção aos exemplos mais extremos do potencial de uma tecnologia, sua capacidade de salvar o mundo ou destruí-lo. Os impulsos genéticos parecem quase feitos sob medida para atender aos nossos piores medos: uma tecnologia poderosa e invisível que se espalha por conta própria, realizando uma transformação fundamental da natureza. É uma situação que praticamente nos convida a imaginar corporações do mal em movimento, ou experimentos militares secretos correndo loucamente.

Como Alta Charo, professor de direito e bioética da University of Wisconsin, Madison, diz sobre nossa capacidade de engenharia genética: “Em um nível muito instintivo, há uma sensação de que essas são coisas que os humanos não deveriam estar fazendo”. Ela continuou: “Nos anos em que os impulsos genéticos não eram muito eficazes, eles também não eram muito arriscados. É uma situação engraçada: quando a tecnologia é fraca, você quer torná-la melhor. Mas quando isso acontece, de repente todas essas coisas que você estava imaginando se tornam realmente possíveis. Você pode fazer esse novo animal ou pode exterminar toda a espécie. E se isso acabar sendo uma má ideia, significa que você terá que lidar com as consequências. ”

Um paradoxo da ciência a descoberta é que eles podem parecer ao mesmo tempo inconstantes e inevitáveis. Os pesquisadores podem trabalhar incessantemente por décadas, sem saber se seu trabalho algum dia levará a algo, apenas para descobrir que de repente desenvolveram uma tecnologia que levanta todos os tipos de questões do mundo real para as quais ninguém tem as respostas.

Os impulsos genéticos surgiram exatamente desta maneira: os pesquisadores da malária passaram quase duas décadas tentando criar impulsos genéticos com o objetivo de conter as doenças, mas ninguém foi capaz de fazê-los funcionar muito bem. Em seus 10 anos de tentativas, James conseguiu aumentar a chance de uma característica ser herdada em apenas 1 ou 2 por cento. Então, quase por acaso, um novo desenvolvimento transformou os impulsos genéticos de uma ciência atrasada em uma tecnologia de vanguarda.

Em 2014, Valentino Gantz, um estudante graduado de 30 anos em ciências biológicas na Universidade da Califórnia, San Diego, estava lutando para terminar sua tese - um projeto obscuro sobre o desenvolvimento de asas em moscas. As moscas-das-frutas costumam ter cinco veias grandes nas asas, mas aquelas com uma mutação genética específica crescerão apenas quatro. Gantz havia passado seis meses tentando ver se o gene que controla a veia ausente em uma espécie de mosca faria algo semelhante em outra.

O projeto não estava indo muito bem. A engenharia genética é um trabalho meticuloso. Gantz começou fabricando um gene que causou a mutação da veia que faltava e então usou uma agulha de vidro fina como um cabelo para injetá-lo em ovos de mosca, cada um do tamanho de um grão de areia. O processo funcionou, de acordo com Gantz, cerca de uma vez em cem. Mesmo assim, a mosca resultante obteve apenas uma única cópia do gene defeituoso, e foram necessárias duas para produzir a veia que faltava. Além disso, como o gene era recessivo, não havia como saber apenas olhando qual mosca adulta o recebeu. A única opção de Gantz era criar cegamente e cruzar dezenas de moscas, na esperança de que duas portadoras da mutação recessiva eventualmente se encontrassem e se acasalassem. Mas até agora, apesar de centenas de horas de trabalho, Gantz não conseguiu gerar nem mesmo uma única mosca mutante.

Então ele teve uma ideia radical. A edição de genes depende de uma ferramenta chamada Crispr, que em si é um gene originalmente encontrado em bactérias. Com algumas modificações, o Crispr pode ser usado para cortar e colar pedaços de DNA quase como um processador de texto. Gantz decidiu usar o Crispr para inserir não apenas um gene alterado em particular, mas também uma cópia da própria ferramenta de edição do Crispr: os dois seriam ligados. Isso criou uma espécie de função de copiar e colar em série - o gene alterado seria inserido em ambas as cópias do DNA, ao invés de apenas uma, transformando efetivamente um traço recessivo, como uma veia ausente, em dominante.

A capacidade de gerar recessivos duplos teria sido uma valiosa ferramenta de laboratório por si só. Mas havia mais. Coloque DNA modificado na maioria das células - células da pele, células cerebrais e assim por diante - e isso criará uma mudança única no indivíduo que recebe essas células. A exceção é se o DNA alterado for colocado em uma célula germinativa: as células que se transformam em espermatozoides e óvulos. Gantz e seu orientador de tese, Ethan Bier, professor de biologia celular e do desenvolvimento na U.C. San Diego decidiu tentar colocar a máquina de edição Crispr em uma célula germinativa, junto com o gene ao qual estava originalmente ligada. Isso, eles esperavam, faria com que ele se copiasse implacavelmente em cada ovo que uma mosca botasse, essencialmente garantindo que uma característica fosse herdada e continuasse se espalhando a cada geração.

A pesquisa científica está cheia de ideias tentadoras que não dão certo, e Gantz e Bier suspeitaram que esta poderia ser uma delas. “Eu diria que quase todo mundo presumiu que não ia funcionar”, disse Gantz. “A sensação era mais como,‘ Ei, por que não tentar? ’”

Gantz criou uma série de moscas-das-frutas que foram projetadas para transportar tanto o maquinário Crispr quanto uma única cópia de um gene recessivo para a coloração amarela. Enquanto o primeiro lote estava amadurecendo, Gantz olhou dentro dos frascos, apenas para ver o que pareciam ser moscas marrons comuns. “Eu disse a Ethan:‘ Não funcionou ’”, lembrou Gantz. "Eu estava realmente arrasado." Bier o aconselhou a esperar um pouco mais, para que as pupas se desenvolvessem. Quando Gantz olhou novamente na manhã seguinte, ele viu uma mosca que era amarela, e depois outra e outra. “Foi quando comecei a pular”, ele me disse.

Ainda não estava claro, porém, se o processo de copiar e colar continuaria na prole das moscas, então Gantz preparou uma segunda rodada de moscas, feita através do cruzamento das moscas amarelas de primeira geração com as marrons comuns. Ao mesmo tempo, ele e Bier começaram a escrever um artigo sobre sua descoberta, com um plano de adicionar os resultados da herança no último minuto se o experimento desse certo.

A segunda geração de moscas deveria vencer em 28 de dezembro e, à medida que a data se aproximava, Bier e Gantz passaram horas discutindo os possíveis resultados. No dia de Natal, Bier convidou Gantz para almoçar em sua casa. Os dois conversaram durante a maior parte do dia, discutindo detalhes relacionados ao jornal e lutando com as questões éticas e de segurança que sua descoberta poderia suscitar. “Naquela tarde, passamos por todas as preocupações”, lembrou Gantz. O que aconteceria, por exemplo, se algumas das moscas projetadas saíssem e começassem a espalhar sua mutação na natureza? Também havia a questão de saber se tal ferramenta poderia ser usada como uma arma - digamos, sabotando os polinizadores que sustentam a agricultura, ou alterando os genes de insetos selvagens inócuos para que eles pudessem transmitir doenças. “A certa altura, pensávamos: Devíamos ao menos publicar isso?” Gantz se lembrava.

Como cheque, Bier telefonou para outro cientista, Hugo Bellen, muito conhecido por seu trabalho em genética de mosca-da-fruta. Como Gantz lembrou, Bellen disse a Bier: “‘ Quando você tem um resultado, é antiético não para publicá-lo. 'Então decidimos ir em frente. ”

Drives genéticos são o mais recente em uma série de novas ferramentas genéticas projetadas para nos ajudar a melhorar nosso meio ambiente ou nossas vidas. Mas, embora nos tornemos adeptos de inovações tecnológicas, quase sempre falhamos em criar fóruns reais para falar sobre elas. “Existem grandes questões filosóficas que foram levantadas em vários pontos, mas nunca respondidas”, diz Ben Hurlbut, historiador da ciência na Universidade Estadual do Arizona. “Tipo, como é um bom futuro e quem pode decidir?”

Com o crescimento do populismo e menos pessoas dispostas a confiar no julgamento de reguladores e cientistas, a retórica em torno de inovações complexas tornou-se cada vez mais polarizada, com os dois lados travando uma batalha de alto risco pela opinião pública. Muitos cientistas com quem conversei citaram a introdução de alimentos geneticamente modificados como um ponto de inflexão - a reação paralisou efetivamente o campo. “O nível de ceticismo organizado em torno dos alimentos geneticamente modificados foi uma fase totalmente nova”, disse Charo. Por um lado, o processo - que envolveu, por exemplo, o enxerto de um gene da solha em um tomate para torná-lo resistente à geada - pareceu vagamente assustador para a maioria das pessoas. Talvez o mais preocupante, porém, foi que a tecnologia era controlada principalmente pela gigante agrícola global Monsanto, que não apenas detinha as patentes das novas sementes, mas também rapidamente iniciou uma campanha de marketing global agressiva para persuadir os agricultores a mudar para suas linhas de sementes de marca registrada.

“Com alimentos geneticamente modificados, nos primeiros anos, a Monsanto realmente estabeleceu o contexto”, diz Charo. “E foi uma bagunça. Seu interesse financeiro na propriedade intelectual e seu interesse regulatório em garantir que esses produtos chegassem ao mercado foram confundidos com a ciência, então ninguém estava disposto a confiar no tipo de pesquisa que estavam fazendo. O resultado final foi que tudo G.M.O. a pesquisa foi contaminada. ”

Todd Kuiken, pesquisador do Genetic Engineering and Society Center da North Carolina State University, diz que “foi basicamente uma lição de como não fazer as coisas”. Mas, ele apontou, o “Erro Monsanto” também alertou os pesquisadores para a necessidade de uma abordagem mais transparente e colaborativa. Com os impulsos genéticos, grupos como o Target Malaria, um consórcio de pesquisa sem fins lucrativos administrado pelo Imperial College de Londres e financiado em parte pela Fundação Bill e Melinda Gates, enfatizaram que a implantação de mosquitos modificados na África deve ser "uma decisão africana". Os governos locais e nacionais trabalhariam com organizações regulatórias como as Nações Unidas e a Organização Mundial da Saúde, que propuseram estruturas para teste e liberação de mosquitos geneticamente modificados. Nos Estados Unidos, desenvolvimentos recentes em genética, incluindo unidades de genes, criaram um mercado de expansão para eticistas, bem como para os chamados especialistas em engajamento, que têm o problema nada invejável de descobrir como fazer com que as pessoas pensem genuinamente sobre um área de pesquisa confusa e altamente técnica.

Até agora, pelo menos, o processo tem sido difícil. Na Convenção das Nações Unidas sobre Diversidade Biológica em Sharm el Sheikh, Egito, em novembro de 2018, uma coalizão de grupos ativistas comparou os impulsos genéticos à bomba atômica e acusou pesquisadores de usar a malária como um cavalo de Tróia para encobrir o desenvolvimento de impulsos genéticos agrícolas para lucro corporativo. Cientistas que trabalhavam com a Fundação Gates, por sua vez, acusaram ativistas de tentarem sequestrar a reunião e rejeitaram os pedidos por uma moratória global de pesquisa. “O relatório que recebi até agora é que houve muita gritaria”, disse-me um especialista em políticas taciturno.

Natalie Kofler, que participou da conferência e dirige uma iniciativa global para o desenvolvimento responsável de tecnologias genéticas, descreveu a atmosfera como “bastante crua”. Kofler me disse que organizações não governamentais como a Target Malaria tendem a desprezar as alegações dos ativistas, o que, por sua vez, alimenta a sensação dos ativistas de não serem ouvidos. “Há uma ideia geral de que esses grupos não são científicos, então seus argumentos são menos válidos”, diz ela. Por outro lado, ela continuou, alguns grupos de ativistas começaram a se comportar de maneiras que são deliberadamente inflamatórias. Um punhado de pequenas ONGs, conhecidas coletivamente como SynBioWatch, passaram a descrever os pesquisadores impulsionados pelos genes como uma conspiração e usando táticas mais típicas de campanhas de desinformação política (preenchimento de pedidos FOIA para milhares de e-mails e, em seguida, publicando o resultado - uma mistura banal de pesquisas bate-papo e planejamento de conferências - enquadrado como um “tesouro” de evidências ocultas). Vários cientistas com quem falei descreveram que se sentiam em apuros. Uma delas foi recentemente submetida a um pedido de informação pública para seus e-mails universitários, feito por um ativista que também fez comentários depreciativos sobre ela e seu filho. Outro descreveu ter visto fóruns online sequestrados por grupos que buscavam fundir unidades de genes e G.M.O.s. Durante o verão, uma organização canadense conhecida como Grupo ETC lançou um baralho de cartas mostrando os usos potencialmente alarmantes dos genes que poderiam ser usados. Um cartão apresentava uma imagem de desenho animado de uma abelha impulsionada por genes que supostamente poderia ser controlada com um feixe de luz, outro mostrava um mosquito antimalárico de aparência agressiva com o aviso vago, mas sinistro: "Cobre a história real das impulsões genéticas".

Jim Thomas, um co-diretor executivo do ETC Group, reconhece que o exemplo das abelhas foi altamente especulativo, embora tenha notado que alguém registrou uma patente para tal ideia. Mas ele o defende como um contra-ataque necessário ao que ele considera um foco enganoso em “aplicações salvadoras de alto perfil”, como esforços antimaláricos e de conservação. “A discussão desde o início foi enquadrada em torno dos melhores cenários”, diz Thomas. “E há uma certa relutância em discutir para onde essa tecnologia irá a partir daí. Nossa sensação, pelo menos, é que se trata de uma tecnologia agrícola: que terá sua maior aplicação na agricultura e no sistema alimentar. E também é uma tecnologia que interessa aos militares. Mas não há discussão sobre isso. ”

Lidar com os medos em torno dos piores cenários pode ser uma tática poderosa. Dietram Scheufele, que estuda comunicação científica e política na Universidade de Wisconsin, em Madison, diz que os cientistas geralmente são muito piores do que grupos ativistas na formação da opinião pública, em parte porque tendem a se basear em fatos e raciocínios lógicos, enquanto os grupos ativistas são mais propensos a explorar valores e emoções inconscientes - como usar o termo "Frankenfoods" para descrever OGM “É realmente um enquadramento brilhante”, diz Scheufele. “A mensagem é:‘ Ciência é juntar duas coisas que não se encaixam. E essas coisas ficam fora de controle e fora do laboratório, e tudo por causa da arrogância científica. "E então você tem a resposta científica, que é alguém dizendo:" Na verdade, isso não está certo. Deixe-me explicar essa coisa complicada para você. . ’”

Para o leigo, classificar esses pontos de vista díspares pode ser confuso. “Se você conversar com a maioria dos membros e delegados na conferência, eles nem ouviram falar de unidades genéticas antes”, diz Kuiken. “E então eles ouvem as pessoas dizendo que ou vamos acabar com a malária com isso ou então isso vai destruir o planeta e entregar o controle à Big Ag. Quero dizer, o que você faz com isso? "

O primeiro lugar onde um gene A unidade provavelmente será usada em Burkina Faso, país sem litoral da África Ocidental. Abdoulaye Diabaté é biólogo vetorial e chefe do laboratório de entomologia médica do Institut de Recherche en Sciences de la Santé, na segunda maior cidade do país, Bobo-Dioulasso. Ele me disse que em Burkina Faso, os mosquitos transmissores da malária já eram resistentes ao inseticida piretireoidiano usado nos mosquiteiros e que as taxas de doenças estavam começando a subir. “Se você olhar para o perfil de resistência a inseticidas da África, verá que o coração dele está na África Ocidental”, disse Diabaté quando falei com ele por telefone na primavera passada.“Então, quando fomos abordados pelo Imperial College em 2012 sobre os mosquitos antimaláricos impulsionados por genes, pensamos: Isso é realmente algo fantástico, realmente relevante para nós, e precisamos nos envolver nisso.”

Em colaboração com a Target Malaria, a equipe de Diabaté conduziu pesquisas e também iniciou um processo gradual de divulgação e educação. “Tentamos chegar a um muito de pessoas ”, disse Diabaté. “Do nível de base, nas aldeias, aos níveis mais altos do governo - bem como jornalistas, outros cientistas, a comunidade religiosa, as autoridades regionais.”

A responsável pela divulgação nas aldeias, Dra. Léa Paré Toé, disse que o grupo começou simplesmente fazendo um balanço. “Fizemos uma espécie de investigação básica”, ela me disse. “Qual é o nível de compreensão da malária? E descobrimos que a maioria das pessoas sabia que a malária é transmitida por mosquitos. Mas também pensaram que a chuva pode transmitir a malária ou que era causada por alimentos doces. Portanto, houve alguma confusão. ”

Paré Toé e Diabaté começaram explicando a biologia dos mosquitos e acompanhando os residentes pelas atividades de rotina do laboratório: coletar mosquitos para estudar os padrões de reprodução ou medir a distribuição das espécies. “Também falamos sobre o conceito de pesquisa”, disse Paré Toé, “porque precisávamos explicar essa ideia para a comunidade. Era novo. ”

O idioma local principal, Dioula, não tinha uma palavra para "gene" ou "geneticamente modificado", então a equipe de Paré Toé também trabalhou com linguistas para desenvolver um léxico de termos. Como Paré Toé descreveu para mim, o grupo começou procurando moradores. “Nós diríamos:‘ Você tem uma palavra no idioma local que possa explicar essas ideias? ’Então eles voltam com algumas palavras.”

Posteriormente, o grupo contratou um linguista, Dr. Daouda Traoré, para desenvolver um glossário, que eles verificaram em sua própria lista e depois testaram em campo. “Para nós, o mais importante não era encontrar um termo Dioulan equivalente a uma frase específica, como‘ modificação genética ’, mas encontrar uma maneira de explicar o que o conceito realmente significa”, acrescentou Traoré. “Todo o processo demorou algum tempo.”

Ao mesmo tempo, a Target Malaria começou a trabalhar com as agências reguladoras do país, incluindo a Agência Nacional de Biossegurança e o Ministério do Meio Ambiente, para criar um processo de aprovação em etapas. A primeira etapa, em 2016, foi importar 5.000 ovos de mosquito modificados para que os machos ficassem estéreis, mas não carregassem um gene drive. (Uma liberação de mosquitos estéreis ocorreu em julho.) Supondo que o processo atual continue, os primeiros mosquitos impulsionados por genes seriam eventualmente trazidos da Itália - Burkina Faso não tem as instalações de laboratório que permitiriam aos cientistas desenvolver com segurança a geração genética mosquitos - depois criados e testados em laboratório para ver, entre outras coisas, a eficácia com que podem competir e acasalar com as cepas endêmicas. (O principal mosquito transmissor da malária na África Ocidental é o Anopheles gambiae, mas as versões de laboratório da espécie são geneticamente diferentes dos Anopheles selvagens.)

Mesmo assim, Delphine Thizy, que atua como um elo de ligação entre a Malária Alvo e as comunidades em Burkina Faso, estima que levará pelo menos cinco anos antes que o processo de trazer mosquitos impulsionados por genes para a África possa começar, e provavelmente uma década antes do combate -Os mosquitos impulsionados por genes da malária estão disponíveis para uso em qualquer país (após aprovação da Organização Mundial de Saúde). Mas ela também avisa que o processo pode ser muito mais lento e que “se as pessoas o rejeitarem, ele pode simplesmente parar”.

Embora a maioria dos países africanos se oponha ao G.M.O. colheitas - em parte por causa de sua conexão com corporações multinacionais - o apoio à tecnologia de geração de genes para combater doenças tem permanecido alto até agora. (Na reunião de cúpula da União Africana em 2016, a assembléia estabeleceu um painel para explorar o uso de tecnologias emergentes, incluindo o uso de unidades genéticas para eliminar a malária.) De acordo com Hudu Mogtari, que trabalha no apoio regulatório para tecnologias emergentes para a panela - Agência Nacional de Desenvolvimento da União Africana, uma mudança importante foi a colaboração entre cientistas africanos e europeus no desenvolvimento da tecnologia, o que ajudou a dissipar as acusações de que a Target Malaria pratica "medicina colonial" e faz lavagem cerebral em aldeões e líderes africanos - argumentos que ele diz estar sendo impulsionado principalmente por anti-OGM ocidentais grupos. “Isso não é algo criado internamente - isso é muito óbvio”, ele me disse. “Estes são ativistas profissionais”.

Em agosto de 2018, a AUDA também deu início a um programa desenvolvido para facilitar a discussão em torno de uma unidade genética antimalárica, com o objetivo de ajudar especialistas e ministros de diferentes países da África Ocidental a criar diretrizes compartilhadas para a tecnologia. “Estamos lidando com um organismo vivo modificado que pode cruzar fronteiras”, disse Mogtari secamente. “Portanto, não temos respostas para algumas das preocupações que estão sendo levantadas. Mas pelo menos esta plataforma permitiria que essas preocupações fossem discutidas. ”

Nesse ínterim, ele acrescentou, a agência começou a hospedar sessões de informação para cientistas de outras áreas, que ele descreve como influentes, mas muitas vezes desinformados. “Temos estações de rádio, estações de TV que chamarão um cientista e dirão:‘ Ouvimos falar dessa tecnologia de geração de genes. O que você me diz? 'Mas este pode ser um professor em um campo completamente diferente que não tem nada a ver com genética ou edição de genoma! E em vez de ser honesto e dizer, 'Eu não sei', eles vão falar. E o que quer que essa pessoa diga, isso determinará o que as pessoas pensam. Porque a visão do público leigo é, uma vez que você diz que a pessoa é um cientista, ela deve saber tudo. ”

Nas sessões de informação, lembrou Mogtari, as perguntas variaram de comparativamente informadas (A eliminação de Anopheles afetaria a cadeia alimentar?) A mais absurdas (Os mosquitos modificados de repente se tornariam capazes de transmitir H.I.V.?). Quando mencionei isso ao Dr. Diabaté, ele riu. “As pessoas não têm um bom conhecimento da biologia dos mosquitos e do parasita da malária, e como a interação entre os dois permite que um mosquito transmita uma determinada doença”, disse ele. “Mas essas são preocupações que as pessoas têm com frequência, então você tem que lidar com isso.”

Mogtari concordou. “Normalmente, quando as pessoas vão às reuniões pela primeira vez, dá para perceber pelos comentários”, disse ele. “São coisas que eles aprenderam na mídia. Sobre como os mosquitos crescerão até o tamanho de helicópteros. Ou como você pode ter algo que é meio humano, meio mosquito. E é bom, porque conforme realizamos nossas reuniões, você realmente vê a mudança. Pessoas que são veementemente contra isso, quando os fatos são dados a elas, elas mudam de idéia completamente. E, você sabe, é gratificante, quando você passa por esse processo. Mas também há muito mais pessoas por aí. Nem todos podem vir a essas reuniões ”.

No livro dele “O Mágico e o Profeta”, escreve o jornalista Charles C. Mann que existem dois tipos de pessoas: bruxos, que veem a ciência e a tecnologia como nossa melhor esperança para a sobrevivência humana, e profetas, que acreditam que a raça humana sobreviverá apenas se pudermos limitar nosso crescimento e viver com simplicidade, revertendo as mudanças provocadas pela agricultura, desenvolvimento e consumo modernos.

Na prática, a maioria de nós é um pouco dos dois. Queremos carros e aviões, laptops e lâmpadas elétricas, comida barata e medicamentos que funcionem. Nossas vidas, entendemos, estão muito melhores do que seriam há 200 anos, quanto mais 400. Apesar de tudo isso, é difícil não se preocupar com o custo. Desmatamento, mudança climática, espécies inteiras desaparecidas da terra - parece um catálogo de nossos pecados, o preço de nosso progresso. Mais do que isso, suspeitamos que será nossa ruína.

Isso parece especialmente verdadeiro em uma época em que um único cientista desonesto tem o poder de superar anos de restrição cuidadosa. Enquanto a Convenção sobre Diversidade Biológica estava em andamento, He Jiankui, pesquisador da Universidade de Ciência e Tecnologia do Sul da China, anunciou que, nove meses antes, havia usado a técnica de edição de genes Crispr para alterar embriões, que então implantou no útero de uma mulher. Essa mulher deu à luz meninas gêmeas, criando os primeiros bebês geneticamente modificados do mundo. A notícia causou alvoroço, em parte porque Ele criou os embriões, apesar de um acordo entre os pesquisadores de que a edição da linha germinativa em embriões humanos ainda era muito arriscada para ser usada fora do laboratório. O diretor dos Institutos Nacionais de Saúde, Dr. Francis S. Collins, emitiu uma declaração mordaz citando a "disposição profundamente perturbadora do Dr. He e de sua equipe de ignorar as normas éticas internacionais". Mesmo tendo sido sentenciado mais tarde a três anos de prisão, o gênio estava fora da garrafa.

Na prática, um gene drive funcional é mais difícil de fazer e implantar do que um único embrião editado. Mas o risco é claro: há limites para a eficácia do autopoliciamento científico. Como diz Jim Thomas, do ETC Group: “Até agora, todas as propostas em torno dos impulsos genéticos são coisas como códigos de ética voluntários e acordos entre financiadores. Eles não são vinculativos de forma alguma, então até que ponto eles podem ser aplicados e quem seria o responsável em caso de problema - não há nada disso. ”

Desde a convenção das Nações Unidas, Kofler e outros que trabalham na regulamentação do gene-drive têm enfatizado a necessidade de envolvimento da comunidade e "consentimento informado" - tanto como um bem moral (as pessoas merecem ter uma palavra nas decisões que as afetarão) e na prática razões (as pessoas são mais propensas a rejeitar uma tecnologia se ela parecer imposta de fora). Ambos os lados também apóiam a criação de um sistema regulatório global neutro: algo confiável, transparente e exequível, com responsabilidades punitivas. Mas provavelmente seria difícil concordar sobre como deveria ser um sistema “neutro”. Na opinião de Thomas, as instituições globais que já estão engajadas na discussão sobre os impulsos genéticos - as Nações Unidas, a Organização Mundial da Saúde - são injustamente influenciadas por cientistas e defensores dos impulsos genéticos. “Precisamos nos afastar de um processo especialista-o-crático”, ele me disse.

Mas é difícil não ficar nervoso com um sistema regulatório em que leigos e opiniões de especialistas recebem o mesmo peso. Queremos realmente que o processo de pesquisa científica e tecnologia se torne democrático - um processo no qual decisões fundamentais sobre saúde pública, como vacinas e medidas de controle de vetores, sejam colocadas em votação? É difícil para a maioria de nós peneirar uma confusão de fatos e afirmações complexas, por mais que pressionemos pelo "consentimento informado". “O que 'engajamento público' realmente significa neste contexto?” diz Elizabeth Heitman, especialista em ética da University of Texas Southwestern que estudou a reação do público às tecnologias emergentes. “Significa falar sobre uma ciência em desenvolvimento, com muitas incertezas e uma curva de aprendizado realmente íngreme.”

Como a maioria dos pesquisadores com quem conversei, James considera as incertezas em torno dos impulsos genéticos mais como questões a serem respondidas do que como desconhecidos perigosos ou desconhecidos. “Quando falo com as pessoas sobre essas coisas, elas costumam dizer:‘ Mas você não sabe o que vai acontecer! ’” James me disse. “Mas é por isso que você faz experimentos. É por isso que você os pratica há anos. ”

Se essa atitude soa um tanto otimista - nenhum experimento de laboratório pode capturar todas as possíveis interações ou efeitos de um gene drive na natureza - também parece refletir algo mais fundamental: a lacuna entre como os cientistas e leigos pensam sobre eficácia e risco. James me disse que cresceu como um dos dez filhos em uma família que costumava ser financeiramente limitada, mas também intelectualmente rigorosa. Sua mãe, que cresceu em Minnesota, estudou biblioteconomia. Seu pai era um matemático e engenheiro aeroespacial da norte-americana Rockwell, onde, entre outras coisas, ajudou a projetar motores de foguetes para a espaçonave Apollo. Como uma família inter-racial na década de 1950 - o pai de James era negro, sua mãe, branca - "não havia muita curvatura às doutrinas institucionais", ele me disse. Em vez disso, as crianças absorveram uma mistura de cálculo pragmático e raciocínio lógico. “Com tantos filhos, você tinha que ser bastante empírico na sua tomada de decisão.”

Na faculdade, James decidiu se formar em biologia e começou a trabalhar em um laboratório que tentava encontrar as raízes genéticas do desenvolvimento estudando anormalidades em moscas-das-frutas - uma versão inicial da pesquisa de Gantz. Na época, James lembrou, ele tinha um colega de quarto cujo cachorro enorme e peludo ficou infestado de pulgas. Quando James reclamou, o colega de quarto sugeriu fazer uma coleira de botões de eucalipto, que ele argumentou que funcionaria como um repelente natural. James teve uma ideia melhor. “Eu pensei, posso consertar isso em meia hora”, lembrou ele. Os estoques do laboratório incluíam uma garrafa de malatião de pesticida, e naquela noite ele trouxe uma pequena quantidade do pó de volta para a sala “e meio que espalhou”. Na manhã seguinte, as pulgas haviam sumido.

Quando James me contou essa história, me perguntei se ele entendia o quão perturbadoramente incauto isso o fazia parecer. Mas, à medida que ele prosseguia, percebi que essa talvez não fosse uma leitura justa. Como parte da mesma conversa, James mencionou que sua bisavó, que era crioula, fugiu de Nova Orleans no final de 1800 para escapar de uma epidemia de febre amarela - que mais tarde mataria mais de um décimo de toda a população de Memphis.

Na época, a febre amarela era considerada uma infecção transmitida por roupas sujas e transmitida pelo contato físico. Alguns anos depois, um médico militar, major Walter Reed, e um médico e cientista cubano, Carlos Finlay, provaram que os mosquitos Aedes aegypti estavam causando os surtos. O resultado foi uma ampla campanha de erradicação. Lagos e pântanos foram drenados. Os que permaneceram foram cobertos com óleo ou pesticidas que mataram as larvas do mosquito. O projeto salvou milhares de vidas e transformou os Estados Unidos. Fazer o mesmo com as florestas e savanas da África seria mais ou menos invasivo do que usar um gene para eliminar os mosquitos Anopheles?

Com sua capacidade de criar mudanças poderosas de maneira invisível, a engenharia genética pode parecer estranha até mesmo para o mais racional de nós. Estudos de imagens cerebrais de pessoas que se opõem fortemente a alimentos geneticamente modificados mostram que simplesmente imaginar, digamos, comer um G.M.O. tomate fará com que algumas pessoas tenham uma forte reação de nojo, como se estivessem sendo solicitadas a comer minhocas. Quando mencionei isso a James, ele não pareceu surpreso. “As pessoas são meio estranhas quanto aos genes”, disse ele, dando de ombros. “Há um medo visceral. E é difícil dissuadir as pessoas desse tipo de medo. ”

A meu pedido, James me levou até o insetário, onde está seu laboratório na Universidade de Washington. Irvine cria mosquitos geneticamente modificados para estudar, por exemplo, se eles podem se tornar resistentes à malária. Como James não trabalhou com o parasita da malária em si - ele terceirizou essa parte da pesquisa para uma instalação de contenção em San Diego - o insetário em si era comparativamente de baixa segurança, mas ainda tinha várias portas, salas projetadas para ter pressão negativa e uma cortina de plástico de resistência industrial do tipo que você vê nas docas de carga.

Por tudo isso, a instalação parecia inesperadamente caseira: apenas quatro pequenos quartos com prateleiras de arame e recipientes para as diferentes cruzes de mosquitos - neste caso, banheiras de pipoca de cinema seladas na parte superior e, em seguida, reformadas usando um pedaço de rede mosquiteira grampeada sobre um buraco na lateral do balde. (O laboratório de James passa por muitos contêineres, e esses foram os mais baratos que seu técnico de laboratório conseguiu encontrar.) O efeito foi incongruentemente alegre, como um projeto de ciências de uma escola primária em algum futuro maluco de alta tecnologia. Em cada banheira, a rede era ladeada pela palavra "Pipoca!" sobre um fundo amarelo brilhante.

Perguntei a James se eu podia ver um mosquito carregando um gene drive, e ele apontou para um dos baldes. Mas quando olhei para dentro, não pude deixar de me sentir desapontado. Embora eu soubesse que um gene drive não seria visível - era apenas um pequeno trecho de DNA, afinal - a parte de mim que assiste TV ainda esperava algo. Em vez disso, vi o que parecia ser um mosquito comum - o que, depois de um momento, pareceu quase mais alarmante.

Entre os pesquisadores da malária, a principal preocupação não é que os genes impulsionadores sejam muito poderosos, mas que não sejam poderosos o suficiente. Por um lado, não está claro se um gene drive - que pode mudar rapidamente a prole de centenas de mosquitos mantidos em cativeiro em uma gaiola - fará o mesmo no mundo real. “Na selva, os mosquitos estão muito dispersos”, disse-me James. “E não está claro o quanto eles estão interagindo uns com os outros - existem montanhas, rios. É tão estocástico. Se o único homem naquela área morrer, é tudo para aquela área. ”

Na natureza, mesmo uma pequena mudança genética quase sempre incorre no que os cientistas chamam de custo de adequação: ou um inseto projetado não será tão resistente quanto seus pares selvagens ou não será um parceiro atraente. (Simplesmente mudar a cor do pêlo de uma mosca de fruta de marrom para amarelo, como fez Gantz, por exemplo, reduz sua chance de acasalamento em 99 por cento.) Mudanças mais radicais, como a criação de um mosquito que produz apenas filhotes machos, provavelmente enfrentarão ainda mais resistência. A natureza é boa em contornar tudo que impede a procriação.

Delphine Thizy, da Target Malaria, me disse que, por causa desses fatores, a fundação não esperava que os impulsos genéticos realmente eliminassem a malária. “O objetivo é realmente esgotar os mosquitos de uma área o suficiente para que o ciclo parasita-inseto-humano entre em colapso”, acrescentou ela. “Se você olhar para todos os obstáculos - os obstáculos físicos, como a geografia, bem como as pressões evolutivas - é mais provável que mesmo uma unidade genética realmente bem projetada não se espalhe tão bem quanto pensamos.”

A pesquisa atual sugere que a propagação dos impulsos genéticos provavelmente varia de espécie para espécie, com algumas propagando-se lentamente, se o fizerem, e outras mais rápida ou amplamente. A pesquisa também sugere que os impulsos genéticos ficam confinados a uma única espécie, em vez de se espalhar para uma espécie relacionada por meio do cruzamento. Mas não está claro se isso será verdade em todas as espécies ou sob todas as condições. (Os pesquisadores também estão trabalhando em uma variedade de estratégias de contenção, incluindo unidades que param de funcionar após algumas gerações.) E é muito difícil avaliar qual pode ser o impacto ambiental de remover uma espécie, ou mesmo alterar uma. Embora os ecossistemas tendam a ser resilientes - muitas espécies já foram extintas e isso não levou a um colapso sistêmico - eles também são complicados e difíceis de modelar.A única maneira de determinar conclusivamente o que acontece quando uma espécie muda ou desaparece é tentar e ver.

Ethan Bier, que se envolveu profundamente com a tecnologia desde a descoberta dele e de Valentino Gantz, enfatizou que as muitas aplicações potenciais provavelmente terão benefícios e riscos extremamente diferentes. A malária, observou ele, é um dos casos mais fortes. Estudos mostram que reduzir ou mesmo eliminar o mosquito Anopheles dificilmente terá um efeito ambiental significativo (poucos pássaros ou animais dependem dele como fonte de alimento), e como é uma das 3.500 espécies de mosquitos do planeta, seu desaparecimento não seria prejudicar consideravelmente a diversidade geral do inseto. E dado que a malária mata centenas de milhares de pessoas por ano, o argumento para não usar um gene drive teria de ser extraordinariamente forte. Bier relembrou uma das primeiras conversas em que Gantz perguntou: “Imagine que você pudesse manipular geneticamente um mosquito que o impediria de ter câncer. As pessoas ainda se oporiam a isso? ”

Na conservação e na agricultura, os impulsos genéticos também podem ter um efeito profundo, com potencial tanto para salvar espécies ameaçadas quanto para reduzir a quantidade de pesticidas atualmente em uso. Mas isso também traz riscos. A Nova Zelândia tem discutido o uso de um gene para erradicar o gambá australiano, que ataca os ninhos de pássaros nativos e atualmente é controlado com armadilhas de veneno. Mas se algumas dúzias de gambás australianos com uma unidade genética exclusivamente masculina forem transportadas da Nova Zelândia de volta para a Austrália, eles podem devastar a população nativa de gambás. Os usos agrícolas são ainda mais complicados. Se uma empresa quiser usar um gene para "cancelar" a resistência a herbicidas que algumas ervas daninhas desenvolveram, isso realmente beneficiaria o planeta - ou apenas a empresa que agora pode vender mais do herbicida que causou o problema no primeiro Lugar, colocar?

Em teoria, descobrir como responder a essas perguntas deveria ser da alçada das agências reguladoras do mundo, e a maioria dos cientistas concorda que as unidades genéticas precisarão ser avaliadas caso a caso, da mesma forma que a Food and Drug Administration avalia a segurança de um novo tratamento ou medicamento. Mas regular uma tecnologia que não para na fronteira de um país ou estado é um problema novo. Ao contrário de um pesticida químico, as unidades de genes são inerentemente móveis - capazes de cruzar fronteiras ou, potencialmente, até oceanos. E enquanto algumas espécies, como o mosquito Anopheles gambiae, portador da malária, existem apenas na África subsaariana, outras, como o rato da Noruega, estão virtualmente em toda parte. Como Kuiken colocou: “Como você regula uma tecnologia que é indetectável, se autopropaga e pode voar? Se uma comunidade não quiser, isso significa que as outras quatro ou cinco comunidades ao redor dela não têm permissão para seguir em frente? Como você estabelece um regime de governança internacional que lhe permite tomar esse tipo de decisão? Até agora, não vi nenhuma proposta que nos levasse lá. ”

As Nações Unidas e a União Internacional para a Conservação da Natureza criaram grupos de trabalho para estudar o problema e começar a discutir as melhores práticas em torno do uso de genes, embora isso possa ser difícil de aplicar. Alguns países foram mais rigorosos. Em junho de 2018, o Instituto Nacional de Saúde Pública e Meio Ambiente da Holanda aprovou uma legislação que incluía um processo de avaliação detalhado para qualquer unidade genética a ser usada fora do laboratório.

Até agora, os Estados Unidos ainda não adotaram medidas semelhantes. Zach Adelman, um entomologista que trabalha com drives de genes no Texas A & ampM, me disse que até recentemente as agências federais “colocavam a cabeça na areia” em torno da questão dos drives de genes. “Temos tentado chamar a atenção dos reguladores para dizer:‘ Ei, estamos desenvolvendo esta tecnologia. Podemos começar a falar sobre como isso pode ser regulamentado e o que precisamos fazer, o que precisamos mudar? '”Adelman me disse. “E isso ficou sem tração por um longo tempo.”

No ano passado, as agências finalmente começaram a agir. Adelman diz que o Departamento de Agricultura está trabalhando agora para desenvolver um processo de avaliação de risco para unidades genéticas agrícolas, e a Agência de Proteção Ambiental e o F.D.A. também estão demonstrando interesse. “Perdemos alguns anos, mas agora está definitivamente no radar deles”, diz Adelman. Ainda assim, as diretrizes das agências permanecem vagas. “Por enquanto, as pessoas que fazem o trabalho têm se policiado”, disse Adelman. “O que vai funcionar - até que não funcione.”

Enquanto eu dirigia de volta do laboratório de James, o céu estava nublado. Era verão e havia incêndios nas montanhas atrás de Los Angeles, enchendo os céus de fumaça. Naquele momento, parecia que os profetas estavam certos, e nosso progresso implacável havia irrevogavelmente inclinado a balança da inovação e do crescimento para o desastre e declínio.

Entre o apocalipse da inteligência artificial e o apocalipse dos bebês projetados e o apocalipse real (derretimento das geleiras, plástico nos oceanos), é muitas vezes difícil escapar da sensação de que estamos, cada vez mais, usando a tecnologia para consertar problemas que a própria tecnologia criou . Conforme as abelhas morrem por causa dos pesticidas, fala-se do uso de minúsculos drones para polinizar as plantações. O aquecimento global já está gerando planos para a geoengenharia: semear a estratosfera com partículas reflexivas para limitar o sol ou encher o oceano com calcário triturado para reduzir sua acidez. Essas práticas podem parecer uma versão de alta tecnologia da introdução de coelhos para conter as ervas daninhas e, em seguida, raposas para conter os coelhos. É tentador dizer que devemos apenas parar de interferir. Afinal, a natureza deve ser natural. Se for possível alterar as espécies selvagens em massa, em um nível genético, como isso afetará nossa ideia - ou, talvez mais precisamente, nossa fantasia - de um mundo intocado? E o que isso significará para nosso relacionamento com as outras criaturas do planeta?

“Essa noção de alterar permanentemente a genética de uma espécie inteira - vai contra tudo o que fui treinado para pensar”, diz Kuiken, que serviu no comitê de especialistas técnicos das Nações Unidas para drives genéticos. “O que é difícil de aceitar é que, neste momento, pode acabar sendo nossa melhor opção. Existe esse tipo de fantasia de que podemos voltar, de que podemos restaurar algum Éden perdido. Mas a realidade é que não estamos fazendo essas escolhas. ”

E mesmo se pudéssemos, faria sentido fazer isso? Afinal, o aumento da resistência aos antibióticos não significa que não deveríamos ter inventado os antibióticos. No entanto, as inovações inevitavelmente mudam a forma como nos comportamos, e essas mudanças têm consequências. Como Kuiken colocou: “Você meio que tem que aceitar que falhamos, socialmente. Que vamos continuar a dirigir, a voar, a jogar fora o plástico, a derrubar a floresta tropical. E se não vamos resolver os problemas que criamos nos autorregulando, isso significa que provavelmente teremos que usar tecnologia - seja para salvar espécies, ou vidas humanas, ou para garantir que certas plantas ou os recifes de coral sobrevivem às mudanças climáticas. ”

Kuiken fez uma pausa: “Essa é parte da razão de tudo isso ser tão difícil. Não é apenas uma questão de se devemos ou não usar drives genéticos. Trata-se de enfrentar nossas falhas. ”


The Embryo Project Encyclopedia

Em 2015, a Revive & amp Restore lançou o Woolly Mammoth Revival Project com o objetivo de reengenharia de uma criatura com genes do mamute lanoso e introduzi-la de volta na tundra para combater as mudanças climáticas. Revive & amp Restore é uma organização sem fins lucrativos na Califórnia que usa tecnologias de edição de genoma para aprimorar os esforços de conservação de maneiras às vezes controversas. A fim de desextinguir o mamute lanoso, os pesquisadores teorizam que podem manipular o genoma do elefante asiático, que é o parente evolucionário vivo mais próximo do mamute, para torná-lo semelhante ao genoma do mamute lanoso extinto. Embora seu objetivo seja criar uma nova espécie híbrida de elefante-mamute, ou um mamofante, que se pareça e funcione como o extinto mamute peludo, os críticos sugeriram que os pesquisadores envolvidos no projeto enganaram e exageraram o processo. A partir de 2020, os pesquisadores ainda não tiveram sucesso em seus esforços para extinção do mamute lanoso, mas expressaram que isso pode se tornar uma realidade dentro de uma década.

Os pesquisadores definem amplamente a extinção como um método para reintroduzir espécies extintas. No entanto, os métodos de extinção que os pesquisadores que participam do Woolly Mammoth Revival Project perseguem não levariam a uma réplica biológica perfeita de um mamute. A única chance de recriar com precisão um animal extinto seria por meio da clonagem, um processo de criação de um organismo geneticamente idêntico usando o DNA de um hospedeiro. O DNA é a informação genética encontrada em cada organismo vivo que carrega as instruções de que um organismo precisa para se desenvolver, viver e se reproduzir. No entanto, os pesquisadores não podem clonar mamutes porque a clonagem requer células vivas, enquanto outros métodos de edição de genoma não. Desde que uma das últimas espécies de mamutes foi extinta há cerca de 4000 anos, os cientistas são incapazes de adquirir quaisquer células vivas necessárias para clonar o próprio animal.

Como a clonagem não é uma opção no caso do mamute peludo, os pesquisadores do Revive & amp Restore estão tentando usar a edição e a engenharia do genoma para fazer espécies parecidas com mamutes em vez de replicações perfeitas de mamutes. A engenharia do genoma é uma técnica que permite aos pesquisadores fazer alterações no genoma de um organismo, que é seu conjunto de DNA. Existem muitas tecnologias que equipam os cientistas para editar o genoma de um organismo e mudar como ele se desenvolverá e funcionará. Pesquisadores do Woolly Mammoth Revival Project estão experimentando o CRISPR-cas9, uma ferramenta de edição de genoma derivada de bactérias que envolve o corte de sequências específicas de DNA e sua substituição por outras sequências. No caso da extinção do mamute lanoso, os cientistas editariam o genoma do elefante asiático para torná-lo mais semelhante ao genoma do mamute lanoso.

Como parente vivo mais próximo do mamute, o elefante asiático é noventa e nove por cento geneticamente idêntico ao mamute, sem quaisquer intervenções de edição genética. Os engenheiros genéticos podem usar o CRISPR-cas9 para cortar e remover sequências precisas de DNA de elefante e substituí-las pelas sequências de DNA que constituem genes específicos no genoma do mamute lanoso. Os genes que eles adicionam ao genoma do elefante codificam características que podem tornar um elefante mais parecido com um mamute, como promover o desenvolvimento de camadas mais grossas de gordura e pêlos mais longos. Os pesquisadores não terão criado um mamute lanoso biológico depois que um organismo com esse genoma se desenvolver. No entanto, teoricamente seria uma criatura semelhante a um mamute, que alguns pesquisadores chamaram de mamofante. Eles especulam que o organismo será capaz de sobreviver no Ártico, onde os mamutes peludos viviam para promover a biodiversidade naquela área. Os pesquisadores da Revive & amp Restore esperam que a introdução de suas espécies híbridas possa ajudar a prevenir o derretimento do permafrost, a espessa camada de solo e rocha que permanece congelada o ano todo no Ártico, evitando assim a liberação de gases de efeito estufa.

Stewart Brand e Ryan Phelan fundaram o Revive & amp Restore em 2012, lançando seu início com um projeto destinado a desextinguir o pombo-passageiro, uma espécie de ave que foi extinta no início do século XX devido à caça excessiva. A extinção do pombo-passageiro foi um dos catalisadores do movimento conservacionista dos Estados Unidos porque demonstrou como a ação humana por si só poderia erradicar inteiramente uma espécie que já foi extremamente abundante. Para Revive & amp Restore, o pombo-passageiro era um candidato modelo à extinção não apenas por causa de sua fama no movimento conservacionista, mas também porque o pombo-passageiro era uma espécie importante nas florestas do leste dos Estados Unidos. Seus padrões de forrageamento e migração ajudaram a criar áreas dentro das florestas que permitiram o povoamento de outras espécies.

A próxima espécie de foco do Revive & amp Restore era o mamute lanoso, que era uma espécie importante no Ártico, onde o mamute pisoteava plantas e árvores que permitiriam que o permafrost ártico permanecesse congelado ao expô-lo ao ar frio. Em 2012, Brand e Phelan sediaram um encontro de cientistas internacionais interessados ​​no projeto para discutir a viabilidade de reintroduzir o mamute lanoso, ou uma espécie muito semelhante. Duas das principais figuras do projeto, os cientistas George Church e Sergey Zimov, se encontraram nessa reunião e discutiram sua praticidade. Church, um professor de genética na Harvard Medical School em Boston, Massachusetts, tinha a experiência científica necessária para projetar um mamofante. Zimov, um pesquisador de ecologia da Rússia, poderia fornecer um lugar onde os mamofantes poderiam viver e sugeriu o papel potencial do mamofante no combate ao aquecimento global.

Em 1996, Zimov fundou o Parque Pleistoceno, uma reserva natural de cinquenta milhas quadradas de largura no remoto Ártico da Sibéria, onde os mamofantes podem eventualmente vagar. Alguns dos objetivos do Parque Pleistoceno incluem restaurar o ecossistema da área, proteger o permafrost e prevenir o aquecimento global. Zimov já havia reintroduzido grandes animais de pasto no parque para substituir a vida selvagem que existia naquela região no final do Pleistoceno, que foi um período na história da Terra que terminou há cerca de 12.000 anos. Zimov acredita que a reintrodução de grandes espécies como mamofantes pode mitigar os efeitos do aquecimento global no Ártico, ajudando a prevenir o degelo do permafrost ártico.

Durante o final do Pleistoceno, mamutes e outros grandes animais pisotearam e rasparam a neve do solo, expondo o permafrost ao ar frio do inverno que poderia penetrar no solo e manter as camadas profundas do permafrost congeladas. Sem a atividade de grandes animais, não há nada para perturbar a neve que cobre o solo, o que significa que o ar mais frio não pode alcançar e congelar o permafrost durante o inverno. Isso significa que o permafrost pode derreter mais facilmente com a chegada do clima quente sazonal, especialmente com o aumento das temperaturas globais devido ao aquecimento global. Quando o permafrost ártico descongela, ele pode liberar gases de efeito estufa que foram aprisionados nele por séculos. Esses gases de efeito estufa podem reter o calor dentro da atmosfera terrestre e os pesquisadores preveem que seu impacto será maior do que qualquer outro fator que contribui para o aquecimento global. No entanto, de acordo com Zimov, a reintrodução de grandes animais que pastam no Parque do Pleistoceno já parece ajudar a manter congeladas as camadas mais profundas do permafrost. Depois que Church visitou o próprio Pleistocene Park em 2015, Church e Zimov lançaram o Woolly Mammoth Revival Project com Revive & amp Restore.

Antes que os engenheiros genéticos possam começar a adicionar genes de mamute ao genoma do elefante, eles primeiro precisam identificar quais genes estão mais envolvidos nas características que esperam emular. O genoma do mamute foi sequenciado pela primeira vez em 2008 por uma equipe de biólogos da Penn State University em State College, Pensilvânia. A equipe usou amostras de cabelo de mamute encontradas em dois espécimes de mamute enterrados no permafrost siberiano, um que tinha 20.000 anos e outro que tinha 60.000 anos. Embora a maioria dos espécimes de DNA tão antigos ficasse muito degradada para os cientistas sequenciarem, os mamutes foram congelados e preservados no permafrost siberiano. No entanto, a sequência de DNA do mamute não comunica especificamente os genes associados. Para determinar esses genes, os pesquisadores testaram e compararam as sequências do mamute peludo com as do elefante asiático.

Os cientistas podem reprogramar as células que editam para se tornarem diferentes tipos de células no corpo, como células vermelhas do sangue, células ciliadas ou células de tecidos. Ao empurrar as células reprogramadas editadas para se desenvolverem, a equipe pode ver qual será o resultado das edições do genoma que fizerem. Por exemplo, se os pesquisadores unirem em um gene destinado a dar ao elefante um cabelo mais longo, semelhante ao de um mamute, eles podem empurrar o grupo de células que editaram para se desenvolver em células ciliadas reais por meio da engenharia genética, sem nunca ter que criar um organismo real. Eles podem, então, ver como o cabelo da criatura realmente vai se parecer e sentir, quanto tempo ele vai crescer e quão grosso será, entre muitas outras coisas. Então, os pesquisadores podem ver se as edições que eles fizeram realmente tornarão o elefante mais resistente ao frio ou não. Depois de testar para confirmar se as edições do gene têm o resultado que os pesquisadores queriam, os pesquisadores podem então combinar todas as edições bem-sucedidas em uma sequência de genoma que usarão para criar um animal.

Em 2020, Church continuou a liderar uma das equipes que trabalhavam para identificar os genes importantes dentro do genoma do mamute lanoso com o uso de CRISPR-cas9. Uma das atualizações mais recentes do laboratório de Church em 2017 anunciou que eles localizaram com sucesso 45 genes que codificam características para tornar o híbrido mais resistente ao clima frio. Embora existam vários milhares de diferenças genéticas entre o genoma do mamute e do elefante asiático, Church levantou a hipótese em algumas entrevistas de que sua equipe pode precisar apenas emendar cinquenta dos genes de mamute para criar um mamofante capaz de sobreviver no Ártico.

Por preocupação com o bem-estar animal, Church e sua equipe declararam que planejam evitar forçar os elefantes asiáticos a agirem como substitutos do mamofante, cultivando o embrião de mamofante em um útero artificial fora do corpo. Além disso, a equipe pode testar os efeitos físicos da mudança e combinação dos genomas sem ter que produzir um animal real. Os elefantes asiáticos são uma espécie em extinção em 2020, então os cientistas usaram tecnologias de edição de genoma para as primeiras investigações para provar a viabilidade do conceito. Além disso, críticos como Matthew Cobb, professor de zoologia da Universidade de Manchester em Manchester, Inglaterra, duvidam que os cientistas possam alcançar a capacidade de produzir um útero artificial funcional na próxima década. Cobb explicou que um útero artificial privaria o feto de muitas interações importantes antes do nascimento com seu portador gestacional, que ajudam o feto a se desenvolver adequadamente. No entanto, Church e seu laboratório realizaram experimentos iniciais tentando cultivar embriões de camundongo ex vivo, ou fora de um útero, em vez de na Vivo, ou seja, em um útero, e sugeriram que a tecnologia se tornará possível na próxima década.

Mesmo que a tecnologia possa em breve ser viável, muitos críticos questionam se deveríamos tentar de alguma forma a extinção do mamute.Por exemplo, David Ehrenfeld, professor de biologia da Rutgers University em Camden, New Jersey, levantou preocupações de que os mamofantes podem não ser capazes de sobreviver no Ártico porque são geneticamente diferentes dos mamutes extintos e não serão capazes de aprender habilidades de sobrevivência sem rebanho. Ele sugere que esses fatores também podem levar os mamofantes a se comportar de maneira imprevisível em seu ambiente e possivelmente até causar mais destruição do que ajuda. Para evitar esse problema, Revive & amp Restore declarou planos para criar eventuais mamofantes com famílias de elefantes asiáticos em zoológicos que podem ensiná-los a sobrevivência e comportamentos de pastoreio para que os mamofantes possam um dia formar seus próprios rebanhos.

Além disso, muitos especialistas em ética expressaram preocupação com o fato de a extinção ser um esforço imoral. A extinção, se bem-sucedida, pode eventualmente minar o movimento de conservação, fazendo com que a extinção pareça menos problemática. Se a extinção de repente parecer reversível, o público pode se sentir menos responsável por comportamentos e ações que contribuem para o aquecimento global e a perda de biodiversidade. Por exemplo, Ben Minteer, professor de ética ambiental na Arizona State University em Tempe, Arizona, observou que a premissa da extinção pode ensinar às pessoas que a tecnologia por si só pode reforçar a ideia de que os humanos permanecerão sem responsabilidade por mudar seus comportamentos para prevenir tais danos ocorram em primeiro lugar. Outros conservacionistas como Stuart Pimm, professor de ecologia da conservação na Duke University em Durham, Carolina do Norte, temem que o tempo, dinheiro e esforço dedicados aos esforços de des extinção como o Woolly Mammoth Revival Project possam desviar fundos importantes dedicados à proteção de muitos espécies ameaçadas e ecossistemas ainda hoje. Além disso, jornalistas sugeriram que a noção do tópico foi inteiramente manipulada com manchetes engrandecidas e sensacionalistas, sem levar em conta as restrições e obstáculos que os cientistas precisarão superar antes de torná-lo realidade.

Em 2020, o Woolly Mammoth Revival Project ainda estava em processo de revisão do genoma do elefante. Independentemente de o projeto ter sucesso ou não, a discussão científica e pública sobre a extinção suscitou questões que consideram até que ponto os humanos devem interferir na natureza. Embora os seres humanos possam ser responsáveis ​​por comportamentos que levaram ao aquecimento global, os riscos e incertezas que cercam a desextinção podem superar os benefícios da correção de tais erros.


Como sabemos que a evolução está realmente acontecendo?

A evolução é uma das maiores teorias de toda a ciência. Ele se propõe a explicar a vida: especificamente, como a primeira vida simples deu origem a toda a enorme diversidade que vemos hoje, de bactérias a carvalhos e baleias azuis.

Para os cientistas, a evolução é um fato. Sabemos que a vida evoluiu com a mesma certeza de que sabemos que a Terra é quase esférica, que a gravidade nos mantém nela e que as vespas em um piquenique são irritantes.

Não que você saiba disso pela mídia em alguns países, onde a evolução é ferozmente discutida sobre & ndash colocada como "apenas uma teoria" ou descartada como uma mentira descarada.

Por que os biólogos estão tão certos disso? Qual é a evidência? A resposta curta é que há tanto que é difícil saber por onde começar. Mas aqui está um resumo muito superficial das evidências de que a vida, de fato, evoluiu.

Pode ser útil primeiro esclarecer rapidamente o que a teoria da evolução de Darwin realmente diz. A maioria de nós tem uma ideia geral: as espécies mudam com o tempo, apenas os mais aptos sobrevivem e, de alguma forma, uma criatura parecida com um macaco deu origem aos seres humanos.

É difícil aceitar que você descende, por inúmeras gerações, de um verme

A teoria da evolução de Darwin diz que cada novo organismo é sutilmente diferente de seus pais, e essas diferenças às vezes podem ajudar a prole ou impedi-la. À medida que os organismos competem por alimento e parceiros, aqueles com características vantajosas produzem mais descendentes, enquanto aqueles com características inúteis podem não produzir nenhum. Portanto, em uma determinada população, as características vantajosas tornam-se comuns e as inúteis desaparecem.

Com tempo suficiente, essas mudanças se acumulam e levam ao aparecimento de novas espécies e novos tipos de organismos, uma pequena mudança de cada vez. Passo a passo, os vermes se tornaram peixes, os peixes chegaram à terra e desenvolveram quatro patas, aqueles animais de quatro patas cresceram pêlos e & ndash eventualmente & ndash alguns deles começaram a andar sobre duas pernas, se autodenominavam "humanos" e descobriram a evolução.

Isso pode ser difícil de acreditar. Uma coisa é perceber que você não é idêntico aos nossos pais: talvez seu cabelo seja de uma cor diferente, ou você seja mais alto, ou tenha uma natureza mais alegre. Mas é muito mais difícil aceitar que você descende, por incontáveis ​​gerações, de um verme.

Muitas pessoas certamente não aceitam isso. Mas esqueça todo o drama por um momento. Em vez disso, comece como Charles Darwin fez: na sua porta.

Livro de darwin Na origem das espécies, publicado pela primeira vez em 1859, começa pedindo ao leitor que dê uma olhada no familiar. Não ilhas tropicais inexploradas ou selvas distantes, mas o quintal e o jardim. Lá, você pode ver facilmente que os organismos passam características para seus descendentes, mudando a natureza desse organismo ao longo do tempo.

Essas mudanças de geração em geração são chamadas de "descendência com modificação"

Darwin estava destacando o processo de cultivo e reprodução. Por gerações, fazendeiros e jardineiros criaram animais propositadamente para serem maiores ou mais fortes e plantas para produzir mais safras.

Os criadores funcionam exatamente como Darwin imaginou que a evolução funcionou. Suponha que você queira criar galinhas que põem mais ovos. Primeiro você deve encontrar as galinhas que põem mais ovos do que as outras. Em seguida, você deve chocar seus ovos e garantir que os pintos resultantes se reproduzam. Esses pintinhos também devem botar mais ovos.

Se você repetir o processo com cada geração, eventualmente terá galinhas que põem muito mais ovos do que galinhas selvagens. Uma fêmea de galinha silvestre & ndash o parente selvagem mais próximo da galinha doméstica & ndash pode botar 30 ovos por ano, enquanto as galinhas de fazenda podem produzir dez vezes mais.

Essas mudanças de geração em geração são chamadas de "descendência com modificação".

Nossos animais domesticados mais antigos ainda são capazes de melhorias ou modificações rápidas

Um filhote será semelhante a seus pais em muitos aspectos: será reconhecidamente uma galinha, e definitivamente não um porco-da-terra, e provavelmente será mais parecido com seus pais do que com outras galinhas. Mas não será idêntico.

"Isso é evolução", diz Steve Jones, da University College London, no Reino Unido. "É uma série de erros que se acumulam."

Você pode pensar que a reprodução só pode fazer algumas mudanças, mas parece não haver fim para isso. “Não há registro de que uma variável deixe de ser variável sob o cultivo”, escreveu Darwin. "Nossas plantas cultivadas mais antigas, como o trigo, ainda costumam produzir novas variedades: nossos animais domesticados mais antigos ainda são capazes de rápida melhoria ou modificação."

A reprodução, argumentou Darwin, é essencialmente evolução sob supervisão humana. Isso nos mostra que as pequenas mudanças de geração em geração podem se somar. “É inevitável”, diz Jones. "Está prestes a acontecer."

Ainda assim, é um grande passo desde a criação cuidadosa de galinhas que botam mais ovos até a evolução natural de novas espécies. De acordo com a teoria da evolução, essas galinhas são, em última análise, descendentes dos dinossauros e, se você voltar mais longe, dos peixes.

A resposta é simplesmente que a evolução leva muito tempo para fazer grandes mudanças. Para ver evidências disso, você deve olhar os registros mais antigos. Você tem que olhar para os fósseis.

Os fósseis são os restos de organismos mortos há muito tempo, preservados na rocha. Como as rochas são dispostas em camadas, uma sobre a outra, o registro fóssil é geralmente organizado em ordem de data: os fósseis mais antigos estão na parte inferior.

Eu sempre acho que o caso mais convincente para a evolução está no registro fóssil

Percorrer o registro fóssil deixa claro que a vida mudou com o tempo.

Os fósseis mais antigos de todos são os restos de organismos unicelulares como as bactérias, com coisas mais complicadas como animais e plantas só aparecendo muito mais tarde. Entre os fósseis de animais, os peixes aparecem muito antes dos anfíbios, pássaros ou mamíferos. Nossos parentes mais próximos, os macacos, são encontrados apenas nas rochas mais rasas e mais jovens.

"Eu sempre acho que o caso mais convincente para a evolução está no registro fóssil", diz Jones. "É perceptível que uma página em cada seis no Origem das especies tem a ver com o registro fóssil. [Darwin] sabia que esse era um caso irrefutável de que a evolução havia ocorrido. "

Como sabemos realmente que uma espécie evoluiu para outra?

Ao estudar cuidadosamente os fósseis, os cientistas foram capazes de vincular muitas espécies extintas às que sobrevivem hoje, às vezes indicando que uma descendia de outra.

Por exemplo, em 2014, os pesquisadores descreveram os fósseis de um carnívoro de 55 milhões de anos chamado Dormaalocyon, que pode ser um ancestral comum de todos os leões, tigres e ursos de hoje. As formas de Dormaalocyonos dentes de o denunciaram.

Ainda assim, você pode não estar convencido. Esses animais podem ter dentes semelhantes, mas leões, tigres e Dormaalocyons ainda são espécies distintas. Como sabemos realmente que uma espécie evoluiu para outra?

O registro fóssil ajuda muito aqui, porque está incompleto. “Se você olhar para a maioria dos registros fósseis, o que você realmente vê é uma forma que dura muito tempo e então o próximo grupo de fósseis que você tem é bem diferente do que você tinha antes”, diz Jones.

Também é possível observar a evolução de uma nova espécie à medida que ela acontece.

Mas à medida que desenterramos mais e mais restos, uma riqueza de "fósseis de transição" foi descoberta. Esses "elos perdidos" são casas intermediárias entre espécies familiares.

Por exemplo, dissemos anteriormente que as galinhas são, em última análise, descendentes dos dinossauros. Em 2000, uma equipe liderada por Xing Xu da Academia Chinesa de Ciências descreveu um pequeno dinossauro chamado Microraptor, que tinha penas semelhantes às dos pássaros modernos e pode ter sido capaz de voar.

Também é possível observar a evolução de uma nova espécie conforme ela acontece.

Em 2009, Peter e Rosemary Grant, da Universidade de Princeton em Nova Jersey, descreveram como uma nova espécie de tentilhão surgiu em uma das ilhas Gal e aacutepagos: as mesmas ilhas visitadas por Darwin.

Este pequeno grupo de pássaros formou uma nova espécie

Em 1981, um único tentilhão terrestre médio chegou a uma ilha chamada Daphne Major. Ele era excepcionalmente grande e cantava uma canção um tanto diferente para os pássaros locais.

Ele conseguiu procriar e sua prole herdou seus traços incomuns. Depois de algumas gerações, eles foram isolados reprodutivamente: eles pareciam diferentes dos outros pássaros e cantavam canções diferentes, então só podiam procriar entre si. Este pequeno grupo de pássaros formou uma nova espécie: eles se "especiaram".

Esta nova espécie é apenas sutilmente diferente de seus ancestrais: seus bicos são diferentes e eles cantam uma canção incomum. Mas é possível observar mudanças muito mais dramáticas à medida que acontecem.

Richard Lenski, da Michigan State University, é o responsável pelo experimento de evolução mais antigo do mundo.

É uma demonstração muito direta da ideia de Darwin de adaptação por seleção natural

Desde 1988, Lenski tem rastreado 12 populações de Escherichia coli bactérias em seu laboratório. As bactérias são deixadas à própria sorte em recipientes de armazenamento, com nutrientes para se alimentar, e a equipe de Lenski congela regularmente pequenas amostras.

o E. coli não são mais os mesmos de 1988. "Em todas as 12 populações, as bactérias evoluíram para crescer muito mais rápido do que seu ancestral", diz Lenski. Eles se adaptaram à mistura específica de produtos químicos que ele lhes dá.

"É uma demonstração muito direta da ideia de Darwin de adaptação por seleção natural. Agora, com cerca de 20 anos de experiência, a linhagem típica cresce cerca de 80% mais rápido do que o ancestral."

Em 2008, a equipe de Lenski relatou que a bactéria deu um grande salto à frente. A mistura em que vivem inclui um produto químico chamado citrato, que E. coli não pode digerir. Mas após 31.500 gerações de experimento, uma das 12 populações começou a se alimentar de citrato. Seria como se os humanos desenvolvessem repentinamente a capacidade de comer casca de árvore.

Todas as coisas vivas carregam genes, na forma de DNA

O citrato sempre esteve lá, diz Lenski, "então todas as populações tiveram a oportunidade de desenvolver a capacidade de usá-lo. Mas apenas uma das 12 populações encontrou seu caminho para fazer isso."

Nesse ponto, o hábito de Lenski de congelar regularmente amostras da bactéria revelou-se crucial. Ele foi capaz de voltar a amostras mais antigas e rastrear as mudanças que levaram ao E. coli comendo citrato.

Para fazer isso, ele teve que olhar sob o capô. Ele usou uma ferramenta que não estava disponível na época de Darwin, mas que revolucionou nossa compreensão da evolução como um todo: a genética.

Todas as coisas vivas carregam genes, na forma de DNA.

Os genes controlam como um organismo cresce e se desenvolve, e são passados ​​de pais para filhos. Quando uma galinha põe muitos ovos e passa essa característica para sua prole, ela o faz por meio de seus genes.

Toda a vida moderna descendeu de um único ancestral comum

Ao longo do último século, os cientistas catalogaram os genes de diferentes espécies. Acontece que todos os seres vivos armazenam informações em seu DNA da mesma maneira: todos usam o mesmo "código genético".

Além do mais, os organismos também compartilham muitos genes. Milhares de genes encontrados no DNA humano também podem ser encontrados no DNA de outras criaturas, incluindo plantas e até bactérias.

Esses dois fatos implicam que toda a vida moderna descende de um único ancestral comum, o "último ancestral universal", que viveu bilhões de anos atrás.

Comparando quantos genes os organismos compartilham, podemos descobrir como eles estão relacionados. Por exemplo, os humanos compartilham mais genes com macacos como chimpanzés e gorilas do que outros animais, até 96%. Isso sugere que eles são nossos parentes mais próximos.

Temos um ancestral comum com os chimpanzés

"Tente explicar de outra forma que não o fato de que essas relações são baseadas em uma sequência de mudanças ao longo do tempo", diz Chris Stringer, do Museu de História Natural de Londres. "Temos um ancestral comum com os chimpanzés, e nós e eles divergimos desde então desse ancestral comum."

Também podemos usar a genética para rastrear os detalhes das mudanças evolutivas.

"Você pode comparar diferentes tipos de bactérias e encontrar os genes que eles compartilham", diz Nancy Moran, da Universidade do Texas em Austin. "Depois de reconhecer esses genes e diabos, você pode ver como eles evoluíram em diferentes tipos de populações."

Quando Lenski voltou ao seu E. coli Ele descobriu que as bactérias comedoras de citrato tinham várias alterações em seu DNA que as outras bactérias não tinham. Essas mudanças são chamadas de mutações.

E. coli de Lenski nos mostra que a evolução pode dar aos organismos habilidades radicalmente novas

Alguns deles aconteceram muito antes de as bactérias desenvolverem sua nova habilidade. "Por si mesmas, [essas mutações] não conferem a capacidade de crescer em citrato, mas definem o terreno para mutações subsequentes que então conferem essa capacidade", diz Lenski.

Essa complexa cadeia de eventos ajuda a explicar por que apenas uma população desenvolveu a habilidade.

Também ilustra um ponto importante sobre a evolução. Um determinado passo evolutivo pode parecer extremamente improvável, mas se houver organismos suficientes sendo pressionados para realizá-lo, um deles provavelmente o fará e será necessário apenas um.

Lenski's E. coli mostram-nos que a evolução pode dar aos organismos habilidades radicalmente novas. Mas a evolução nem sempre torna as coisas melhores. Seus efeitos são frequentemente, pelo menos aos nossos olhos, bastante aleatórios.

As mutações que levam a mudanças em um organismo raramente são para melhor, diz Moran. Na verdade, a maioria das mutações não tem impacto ou tem impacto negativo na maneira como o organismo funciona.

Animais que vivem em cavernas escuras muitas vezes perdem os olhos

Quando as bactérias estão confinadas a ambientes isolados, às vezes pegam mutações genéticas indesejáveis ​​que são transmitidas diretamente a todas as gerações. Com o tempo, isso prejudica gradualmente a espécie.

“Isso realmente mostra o processo de evolução”, diz Moran. "Não é apenas adaptação e as coisas estão melhorando, também há um grande potencial para as coisas piorarem."

Além do mais, os organismos às vezes perdem habilidades. Por exemplo, animais que vivem em cavernas escuras costumam perder os olhos.

Isso pode parecer estranho. Temos a tendência de pensar na evolução como um processo de aperfeiçoamento biológico, em que as espécies se aperfeiçoam e se tornam menos primitivas. Mas isso não é necessariamente o que acontece.

A noção de melhoria pode ser rastreada até um cientista chamado Jean-Baptiste Lamarck, que estava defendendo a ideia de que os organismos evoluem antes de Darwin. Suas contribuições foram vitais.

O que ele quis dizer que eles queriam melhorar? Como você testaria isso?

Mas, ao contrário de Darwin, Lamarck pensava que os organismos viviam melhor em seus ambientes como uma reação deliberada a esses ambientes, como se desejassem melhorar inerentemente.

A teoria de Lamarck diria que as girafas têm pescoços longos porque seus ancestrais se esticavam para alcançar árvores altas e, então, passavam seus pescoços longos recém-adquiridos para seus descendentes.

"Darwin escreveu sobre Lamarck em particular e disse que sua teoria é um disparate completo, não pode ser testado", disse Jones. "O que ele quis dizer com que eles queriam melhorar? Como você testaria isso?"

Darwin tinha uma teoria alternativa: seleção natural. Ele oferece uma explicação completamente diferente para os longos pescoços das girafas.

Imagine um ancestral das girafas modernas, algo parecido com um veado ou antílope. Se houvesse muitas árvores altas onde esse animal vivesse, os animais com pescoços mais longos obteriam mais comida e se sairiam melhor do que aqueles com pescoços mais curtos.

Animais como girafas são tão impressionantes porque parecem perfeitamente adaptados

Depois de algumas gerações, todos os animais teriam pescoços um pouco mais longos do que seus ancestrais. Novamente, aqueles com o pescoço mais longo se dariam melhor, então, ao longo dos anos, os pescoços das girafas se tornariam gradualmente mais longos, porque aquelas com pescoço curto tendiam a não ter filhos.

As mutações subjacentes a tudo isso aconteciam aleatoriamente e tinham a mesma probabilidade de produzir pescoços curtos ou longos. Mas essas mutações no pescoço curto não costumavam durar.

Animais como girafas são tão impressionantes porque parecem perfeitamente adaptados. Eles vivem em áreas onde as árvores são altas e só têm folhas altas, então é claro que têm pescoços longos para alcançá-los.

“Esse tipo de imagem é o que realmente confunde as pessoas, eu acho, porque parece tão perfeito, parece desenhado,” diz Moran. Mas se você olhar mais de perto, é o resultado de uma longa cadeia de pequenas mudanças."Você percebe, oh, não foi projetado, na verdade é um evento estranho que pode ter se espalhado e levado a outro evento estranho."

Agora temos todas as evidências que, quando colocadas juntas, mostram que a vida evoluiu.

A evolução humana sempre foi um conceito difícil para alguns engolir

A descida com modificação, que é causada por mutações aleatórias nos genes, acaba levando a mudanças graduais e à formação de novas espécies - muitas delas impulsionadas pela seleção natural, que elimina os organismos menos adequados a seus ambientes.

Finalmente, vamos aplicar tudo isso a nós mesmos.

A evolução humana sempre foi um conceito difícil de engolir, mas é impossível fechar os olhos para ela agora, diz Stringer.

Homo sapiens Acredita-se que tenha evoluído na África antes de se espalhar por todo o mundo.

Pessoas de ascendência europeia e asiática carregam genes de Neandertal em seu DNA

O registro fóssil mostra uma mudança gradual de animais semelhantes a macacos andando de quatro para criaturas bípedes que gradualmente desenvolveram cérebros maiores.

Os primeiros humanos a deixar a África cruzaram com outras espécies de hominídeos, como os Neandertais. Como resultado, os descendentes de europeus e asiáticos carregam genes de Neandertal em seu DNA, mas os afrodescendentes não.

Tudo isso aconteceu há milhares de anos, mas a história ainda não acabou. Ainda estamos evoluindo.

Por exemplo, na década de 1950, um médico britânico chamado Anthony Allison estava estudando uma doença genética chamada anemia falciforme, comum em algumas populações africanas. Pessoas com o transtorno têm glóbulos vermelhos deformados, que não transportam oxigênio pelo corpo tão bem quanto deveriam.

Para essas pessoas, valia a pena carregar a mutação falciforme

Allison descobriu que as populações da África oriental estavam divididas em grupos de pessoas que viviam nas terras baixas, que eram propensas à doença, e pessoas que viviam nas terras altas, que não eram.

Descobriu-se que as pessoas portadoras do traço falciforme tiveram um benefício inesperado. Protegia-os da malária, que só era realmente uma ameaça nas terras baixas. Para essas pessoas, valia a pena carregar a mutação falciforme, mesmo que seus filhos fossem anêmicos.

Em contraste, as pessoas que vivem em áreas montanhosas não corriam risco de contrair malária. Isso significava que não havia vantagem em carregar o traço falciforme, então sua natureza prejudicial fez com que ele desaparecesse.

Claro, existem todos os tipos de perguntas sobre a evolução que ainda não respondemos.

Seus ancestrais voltam em uma linha ininterrupta por mais de 3 bilhões de anos

Stringer oferece uma pergunta simples: qual foi a mudança genética que permitiu aos humanos andar eretos e por que essa mutação foi tão bem-sucedida? No momento não sabemos, mas com mais fósseis e genética melhor, talvez algum dia.

O que sabemos é que a evolução é um fato da natureza. É a base para a vida na Terra como a conhecemos.

Então, da próxima vez que você estiver fora de casa, seja em seu jardim ou em uma fazenda ou apenas caminhando por uma estrada, dê uma olhada nos animais e plantas ao seu redor e pense em como todos eles chegaram lá.

Cada um dos organismos que você vê, seja um minúsculo inseto ou um grande elefante, é o último membro de uma antiga família. Seus ancestrais voltam em uma linha ininterrupta por mais de 3 bilhões de anos, até o início da própria vida. Então faça o seu.


Como funciona

A reprodução sexual envolve dois ingredientes: um óvulo e um espermatozóide. Cada um fornece metade da informação genética necessária para criar um organismo vivo. Mas na partenogênese, o corpo encontra uma maneira única de preencher os genes normalmente fornecidos pelo esperma.

Os ovários produzem óvulos por meio de um processo complexo chamado meiose, no qual as células se replicam, se reorganizam e se separam. Esses ovos contêm apenas metade dos cromossomos da mãe, com uma cópia de cada cromossomo. (Estas são chamadas de células haploides que contêm duas cópias cromossômicas são chamadas de células diplóides.)

O processo de meiose também cria um subproduto: células menores chamadas corpos polares, distintas do ovo fértil. Em uma versão da partenogênese chamada automixis, um animal pode fundir um corpo polar com um ovo para produzir descendentes. Este processo, que foi documentado em tubarões, embaralha ligeiramente os genes da mãe para criar descendentes que são semelhantes à mãe, mas não clones exatos.

Em outra forma de partenogênese, apomixia, as células reprodutivas se replicam por meio da mitose, um processo no qual a célula se duplica para criar duas células diplóides - um tipo de cópia e pasta genética. Como essas células nunca passam pelo processo de mistura de genes da meiose, os descendentes produzidos dessa maneira são clones de seus pais, geneticamente idênticos. Essa forma de partenogênese é mais comum em plantas.

Para a maioria dos organismos que se reproduzem da primeira forma, por meio da automix, os descendentes geralmente ganham dois cromossomos X de sua mãe. Dois cromossomos X, o principal depósito genético ligado ao sexo, dão origem apenas a descendentes femininos.

Mas, em raras ocasiões, animais como os pulgões podem produzir descendentes machos férteis geneticamente idênticos à mãe, exceto pela falta de um segundo cromossomo X. Esses machos geralmente são férteis, mas como eles só são capazes de produzir espermatozoides contendo cromossomos X, todos os seus descendentes serão fêmeas.


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Noris Salazar Allen é, há muito tempo, um dos poucos pesquisadores que se dedica a compreender a diversidade das briófitas no Panamá. Ela foi inspirada a entrar na Briologia quando falou com um de seus professores, um especialista em briófitas, como estudante de graduação na Universidade Estadual de Nova York.

“Como não conhecia essas plantas, pensei que seria interessante aprender sobre elas”, disse ela.

Da mesma forma, o Dr. Villarreal foi inspirado por uma pessoa a entrar no campo da briologia: o professor Salazar Allen.

“Ela me mostrou os hornworts durante meus estudos de bacharel”, disse ele. “E depois disso, dediquei meu mestrado, doutorado e pós-doutorado para estudar aquele grupo. A biologia dos hornworts é impressionante! ”


O paradoxo da dispersão

Os modos discutidos acima mostram maneiras pelas quais organismos marinhos sem larvas planctônicas que se alimentam podem estender suas distribuições regionalmente e até mesmo de um oceano para outro, mas ainda temos poucas evidências sobre o quanto a distribuição de uma espécie em particular é realmente afetada.

Entre a década de 1980 e hoje, fizemos progresso no entendimento da dispersão larval em grupos de organismos marinhos com histórias de vida larval variando de não planctônico a pelágico estendido. Os tópicos de referência variam de estudos que levam a uma melhor compreensão da ecologia de invertebrados clonais e coloniais (por exemplo, Jackson 1986), estudos da extensão e impacto de espécies invasoras (Carlton 1985, 1987 Ruiz et al. 1997), a estudos de rafting (Thiel e Gutow 2005a, b Thiel e Haye 2006), a dispersão das larvas no campo e a genética das populações e metapopulações das espécies marinhas.

Muitos estudos sustentaram a descoberta esperada de que larvas de vida curta se acomodam perto de seus pais, muitas vezes com padrões de assentamento gregário que podem depender de pistas químicas (por exemplo, Havenhand e Svane 1989), em que o recrutamento diminui rapidamente com a distância e a relação genética de populações alinha-se perfeitamente com sua distância geográfica umas das outras. Por exemplo, no octocoral azul japonês Heliopora coerulea o recrutamento das larvas de vida curta foi observado apenas dentro de 350 m das colônias adultas, e frequentemente as larvas se estabeleceram entre adultos (Harii e Kayanne 2003). A esponja mediterrânea Crambe crambe mostrou o mesmo padrão, ligeiramente complicado por sua capacidade de se reproduzir tanto assexuadamente quanto sexualmente (Calderón et al. 2007).

No entanto, existem muitos paradoxos. A dos caracóis de Rockall (Johannesson 1988) em que uma espécie com desenvolvimento direto tem uma distribuição mais ampla do que uma com larvas planctônicas é talvez a mais conhecida. Algumas espécies com uma vida planctônica longa e considerada generalizada apresentam, em bases morfológicas (por exemplo, Bhaud e Fernandez-Alamo 2000) ou moleculares (por exemplo, Hellberg 2009), distribuições relativamente restritas. Em outros casos, duas espécies com o mesmo tipo de larvas revelaram ter distribuições muito diferentes, e. os gastrópodes do nordeste do Pacífico Nucella ostrina, e n. lamelosa e Littorina scutulata e L. plena pares de espécies em que as diferenças ecológicas ou demográficas históricas superam o potencial de dispersão larval (Kyle e Boulding 2000 Marko 2004). Outros resultados de pesquisa mostram padrões de variação genética que não se correlacionam com distâncias geográficas naqueles, algum desastre passado ou mudança climática podem ser responsáveis ​​pelo padrão (por exemplo, Magalon et al. 2005 Borerro-Pérez et al. 2011).

As larvas também trapaceiam. Algumas larvas lecitotrópicas que não se alimentam, como as do abalone Haliotis rufescens, pode absorver aminoácidos da água do mar (Jaeckle e Manahan 1989). Outras espécies podem produzir mais de um tipo de larva, conforme necessário (poecilogonia: por exemplo, Clemens-Seely e Phillips 2011).

Ainda estamos buscando métodos melhores para nos ajudar a entender o significado das diferentes distribuições de espécies marinhas e diferentes tipos de histórias de vida entre seus descendentes. A tendência mais recente é o estudo da conectividade em sistemas marinhos, incluindo o papel das larvas. Mudanças climáticas globais ocorridas ou previstas tornam essencial entender o papel da conectividade para projetar reservas marinhas adequadas. As larvas, suas vias de dispersão, recrutamento e sobrevivência são as chaves para este esforço (Cowen e Sponagle 2009).

A revisão dos últimos 25 anos de publicações sobre a dispersão larval também revelou uma grande quantidade de especulação apoiada por uma quantidade bastante limitada de dados. O tamanho das larvas versus o tamanho dos oceanos torna uma tarefa difícil entender até mesmo a distribuição de uma espécie marinha dentro de um oceano ou em uma pequena região de um oceano. Estudos empíricos como os de Thiel e associados sobre a dispersão do rafting são trabalhosos e demorados, mas precisamos de mais deles. Devemos aplicar os modelos de conectividade, não apenas entre subpopulações de organismos marinhos, mas também entre especialistas nas diferentes disciplinas envolvidas. Precisamos de resultados combinados de modelagem oceanográfica e biofísica, análises microquímicas e estudos genéticos moleculares, bem como estudos ecológicos completos adicionais em campo e laboratório, para entender a dispersão marinha agora e no futuro.