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Biotecnologia

A biotecnologia está presente no nosso dia a dia há, pelo menos, 6.500 anos – desde que descobrimos que poderíamos usar microrganismos para fermentar pães, bebidas e outros alimentos.

Com o passar do tempo e avanço de diversas tecnologias, os mesmos princípios passaram a ser usados para dar textura ao sorvete que você consome, para fabricar remédios, desenvolver plantas transgênicas e até para a preservação do meio ambiente.


O que é biotecnologia?

A biotecnologia é o conjunto de procedimentos envolvendo manipulação de organismos vivos para fabricar ou modificar produtos. A palavra tem origem grega: “bio” significa vida, “tecnos” remete a técnica e “logos” quer dizer “conhecimento”. 

Desde a civilização babilônica a biotecnologia já era utilizada na fabricação de pães e cervejas a partir de leveduras (microrganismos vivos). Essa estratégia ficou conhecida como biotecnologia clássica.

Até hoje, queijos, iogurtes, bolos e vinhos são produzidos com a ajuda de bactérias, fungos, algas e até alguns tipos de vírus. Esses são alguns dos exemplos das aplicações da biotecnologia no nosso dia a dia.

Ao longo do tempo, a biotecnologia evoluiu – e continua evoluindo. Conhecimentos avançados sobre genética, microbiologia e biologia molecular foram decisivos para esse processo.

Biotecnologia moderna

A transição da biotecnologia clássica para moderna tem início com as descobertas do monge cientista Gregor Mendel, considerado o pai da genética, foi o primeiro a demonstrar a recombinação do DNA (1866) por meio de seus experimentos envolvendo o cruzamento de ervilhas. 

As técnicas que possibilitam a manipulação de fragmentos do DNA e o conhecimento de como as características genéticas são transferidas para as gerações seguintes são a base da biotecnologia moderna. 

Dessa forma, a biotecnologia moderna reúne técnicas de biologia molecular que possibilitam modificar diretamente o DNA dos organismos, sendo a tecnologia do DNA recombinante uma das mais importantes.

A tecnologia do DNA recombinante

A tecnologia do DNA recombinante surgiu na década de 1970 a partir da descoberta de enzimas (proteínas) capazes de cortar e colar o DNA. Essas proteínas permitiram aos cientistas ter controle sobre a modificação do genoma de um organismo. 

A primeira proteína classificada como enzima de restrição foi descoberta por Werner Arber e colaboradores ao estudarem a resistência de bactérias à uma infecção viral. Essas enzimas são capazes de quebrar a dupla fita de DNA. Por isso são conhecidas como tesouras moleculares.

Outro grupo de pesquisadores, liderado por Martin Gellert, estudou o mecanismo de reparo do DNA e, assim, identificaram a enzima DNA ligase, capaz de “colar” dois fragmentos de DNA. 

Diferentes bactérias possuem diferentes tesouras que reconhecem e cortam fragmentos de DNA específicos. Atualmente mais de 3000 enzimas de restrição, com diferentes especificidades são conhecidas e muitas delas são utilizadas diariamente em laboratórios. A Cas9, conhecida por fazer parte da técnica de edição genética CRISPR-Cas9 é uma enzima de restrição.


Biotecnologia e suas aplicações

Essas descobertas moleculares resultaram numa revolução tecnológica. Utilizando as proteínas recém descobertas, os cientistas, pela primeira vez, conseguiram manipular o DNA. A partir de então, isolar e manipular genes se tornou uma realidade. 

Agora, além do uso de microrganismos para realizar as modificações, pesquisadores aprenderam a interferir diretamente no DNA das espécies. Isso possibilitou a otimização desses microrganismos para produção de substâncias em maior quantidade e mais eficientes para produção de alimentos e também o desenvolvimento de plantas e animais com características genéticas melhoradas. Assim surgiram os primeiros organismos geneticamente modificados (OGM), que apresentam benefícios para o consumidor, para o agricultor e para o meio ambiente.

Com isso, diferentes setores da sociedade se beneficiaram e desenvolveram estratégias viáveis e seguras para o desenvolvimento de produtos empregando a biotecnologia.

Na alimentação, os microrganismos geneticamente modificados (GM) ajudam a realçar o sabor e a cor do alimento, por exemplo. Além disso, na agricultura, plantas GM ajudam a aumentar a produção. Isso sem falarmos na sua utilização na saúde, na indústria têxtil, química, ambiental, de papel e celulose, mineração e outras.

Biotecnologia na agricultura

A contribuição da biotecnologia para a agricultura ocorre por meio da adoção de plantas geneticamente modificadas. Com a tecnologia do DNA recombinante passamos a introduzir novas características nos vegetais.

Presentes nas lavouras do mundo há mais de 20 anos, as plantas GM aumentaram a produção no campo. Isso porque a maioria das modificações feitas até hoje torna as plantas resistentes a determinadas pragas e/ou tolerantes a herbicidas. Dessa maneira, em diversos casos, a utilização organismos geneticamente modificados (OGM) ainda otimizou o uso de defensivos agrícolas.

Desde 1998 o Brasil adota organismos geneticamente modificados na agricultura. Soja, milho, algodão e, mais recentemente, cana-de-açúcar são as culturas transgênicas plantadas no País. A combinação da biotecnologia com a agricultura será fundamental para que o Brasil cumpra o compromisso de reduzir em 43% a emissão de gases de efeito estufa até 2030, conforme foi assumido na Conferência das Nações Unidas de 2015.

Além de plantas resistentes a insetos e tolerantes a herbicidas, o uso da biotecnologia também pode levar ao desenvolvimento de variedades mais resistentes a doenças e alimentos de maior valor nutritivo, plantas resistentes à seca e mais adaptadas a diferentes climas.

A biotecnologia acelera o melhoramento genético

Desde a pré-história, o homem vem realizando melhoramento genético em plantas e animais. Nossos ancestrais conduziam cruzamentos entre espécies de plantas e animais sexualmente compatíveis, como tentativa de obter melhores indivíduos. Essa prática resultou na seleção de cereais para nossa alimentação que conhecemos até hoje.

Um exemplo é o milho. Agricultores foram cruzando o ancestral do grão (o teosinto) com o objetivo de aumentar o número de grãos por espiga, tamanho e cor dos frutos, porte da planta etc. Como resultado desse processo, o milho de hoje é completamente diferente da planta que lhe deu origem.

Com o passar dos anos, descobriu-se como as características são passadas de uma geração para outra e qual o papel da genética neste processo. As técnicas foram aprimoradas e as possibilidades de descobertas se tornaram maiores. Com a chegada da biotecnologia moderna, a transferência de genes entre indivíduos de espécies diferentes se tornou possível. A partir daí, o melhoramento genético incorporou novas estratégias, possibilitando resultados mais rápidos, eficientes e seguros.


O que são transgênicos?

Transgênicos são organismos geneticamente modificados (OGM) que receberam um gene de outro ser vivo em seu DNA por meio de técnicas empregadas na biotecnologia. Para o desenvolvimento de um organismo transgênico são necessários muitos anos de pesquisa. O trabalho envolve cientistas de diversas áreas do conhecimento, a exemplo de biologia, genética e agronomia.

No entanto, é importante ressaltar que nem todo OGM é um transgênico. Do ponto de vista da biologia, independentemente da origem do material genético, todo o organismo que tiver seu DNA modificado é considerado um OGM. Essa modificação pode ou não inserir um gene externo no DNA do organismo. Quando receber um gene externo, o organismo é um OGM e também um transgênico.

Dessa maneira, um OGM pode ser:

Transgênico: ter a adição de um gene proveniente de uma espécie não sexualmente compatível;

Cisgênico: ter a adição de um gene de uma espécie com a qual poderia haver um cruzamento;

Um OGM também pode ter um ou mais de seus genes deletados e/ou silenciados.

Benefícios dos transgênicos 

Os transgênicos trazem inúmeros benefícios ao consumidor, ao agricultor e ao meio ambiente. Os principais são:

Prevenção e tratamento de doenças

Por meio do uso de técnicas de biotecnologia são desenvolvidos métodos de diagnóstico de doenças, terapias, tratamentos e vacinas. Alguns produtos que já trazem esses benefícios incluem: insulina, hormônio do crescimento, vacina contra a Hepatite B e vacina contra a dengue.

Maior oferta de alimentos

Com a adoção transgênicos na agricultura, tivemos redução das perdas nas lavouras e, consequentemente, aumento da produtividade. Isso faz com que mais alimentos estejam disponíveis para compor a ração animal e também para o consumidor final.

Facilidade de manejo na agricultura 

As características introduzidas nos transgênicos disponíveis para a agricultura facilitam o manejo do produtor. A tolerância a herbicidas e a resistência a insetos otimizam o uso de defensivos químicos.

Preservação do meio ambiente

Ao otimizar o uso de insumos, os transgênicos permitem que o agricultor use menos água para diluir os produtos, menos maquinário e combustível no manejo das lavouras, reduzindo a emissão de gases do efeito estufa como o CO2.

Adoção de transgênicos pela agricultura brasileira

De acordo com dados do Serviço Internacional para Aquisição de Aplicações em Agrobiotecnologia (ISAAA), em 2018 foram cultivados 191,7 milhões de hectares com culturas transgênicas. A soja foi responsável por metade da área, enquanto as outras culturas pelos outros 50%.

O Brasil é o segundo país que mais planta transgênicos no mundo. Cultiva-se soja, milho, algodão e, mais recentemente, cana-de-açúcar. Feijão e eucalipto, embora já estejam liberados para plantio, ainda não são plantados comercialmente.

Entre as culturas que já estão no campo, é na da soja que se observa a maior taxa de adoção: 96% de toda a soja do Brasil é transgênica. No Brasil e no mundo, grande parte dos transgênicos plantados apresenta características que facilitam o manejo agrícola . As características mais comuns adicionadas às plantas são tolerância a herbicidas e resistência a insetos.

A primeira foi obtida pela inserção de gene de uma bactéria do solo chamada Agrobacterium tumefaciens. Também é de uma bactéria, a Bacillus thuringiensis, o gene que confere às plantas resistência a insetos. Diversas variedades, inclusive, apresentam os dois benefícios combinados.

No Brasil, as plantas transgênicas chegaram em 1998, quando a CTNBio aprovou o plantio de uma soja tolerante a herbicidas. Desde então, outros 129 produtos geneticamente modificados (GM) foram aprovados. Entre eles estão plantas, vacinas, microrganismos, medicamentos e até insetos.

O que são alimentos transgênicos?

São alimentos que tiveram seu DNA modificado pela inserção de um gene de outro organismo ou que apresentam em sua composição algum ingrediente ou matéria-prima que passou pelo mesmo processo.

Pode ser um milho que recebeu um trecho do DNA de uma bactéria, um tofu feito com soja transgênica, uma farinha feita com milho transgênico ou um biscoito que tenha em sua composição derivados desses produtos. Os alimentos transgênicos, cada vez mais, fazem parte da nossa vida.

Estima-se que quase 100% de todos os alimentos processados e bebidas contenham pelo menos um ingrediente derivado de soja e milho. Além disso, há muitos anos bactérias, leveduras e fungos transgênicos atuam diretamente nos processos de fermentação, preservação e formação de sabor e aromas de comidas e bebidas.

Também há outros cultivos transgênicos em alguns países. Nos Estados Unidos, são plantadas variedades transgênicas de mamão, abóbora e beterraba. No Canadá, chegou ao mercado em 2017 o salmão transgênico. Já em Bangladesh, há uma variedade de berinjela resistente a insetos sendo cultivada

Como identificar um transgênico na alimentação?

Os produtos que contêm transgênicos, do ponto de vista da aparência, são iguais aos não modificados. No Brasil, entretanto, o Decreto 4.680 de 2003 determina que um produto que contenha mais de 1% de ingrediente transgênico em sua composição deve ter no rótulo as informações abaixo:

• símbolo de transgênico na embalagem. A representação é um triângulo amarelo, com a letra T dentro;

• frase “produto produzido a partir de soja transgênica” ou “contém soja transgênica”;

• nome da espécie doadora do gene junto à identificação dos ingredientes ou sigla OGM (Organismo Geneticamente Modificado).

Apesar disso, em 2016, o Tribunal Regional Federal 1, determinou que os alimentos que contêm transgênicos ou são produzidos a partir deles devem ser rotulados independentemente do percentual na sua composição. Essa é a decisão que está em vigor.

É importante ressaltar que a rotulagem não tem relação com a biossegurança dos transgênicos, mas sim com o direito à informação do consumidor.

Alimentos transgênicos fazem mal à saúde?

A resposta é não. O mito de que os transgênicos fazem mal à saúde não tem embasamento científico. Todo o produto derivado da biotecnologia que se destine à alimentação humana e animal é rigorosamente avaliado em relação à sua biossegurança. Apenas depois de avaliado ele é liberado para consumo. Não foram constatados problemas de saúde relacionados com a ingestão de alimentos transgênicos (ou derivados) em mais de 20 anos de adoção na agricultura. 

A Organização Mundial da Saúde (OMS) afirma que os alimentos transgênicos comercializados não apresentam mais riscos à saúde humana do que suas versões convencionais.

Os alimentos, quando consumidos por animais ou por seres humanos, são digeridos da mesma maneira que um não transgênico. Além disso, não existe diferença na quantidade de nutrientes entre alimentos transgênicos e não transgênicos.

Exceto naqueles produtos transgênicos que foram enriquecidos nutricionalmente de forma intencional. Esse é o caso da soja com maior conteúdo de ácido linoleico, do arroz rico em beta caroteno e outros produtos em que a biotecnologia alterou genes para melhorar o alimento no aspecto de nutrição. 


Biotecnologia na saúde

A transgenia também contribui para avanços na medicina. Diversas vacinas foram desenvolvidas por meio de técnicas de biologia molecular .

Um dos primeiros usos da biotecnologia moderna se deu na área da saúde. Ainda em 1982, a insulina passou a ser produzida por microrganismos transgênicos. Além disso, medicamentos produzidos a partir de anticorpos monoclonais (feitos por meio da clonagem de um único linfócito) e vacinas (pela recombinação do DNA ou RNA dos agentes causadores de doenças) são exemplos de como a biotecnologia contribui na saúde. 

A insulina é fabricada por bactérias geneticamente modificadas que receberam o gene humano responsável por produzi-la. Ela é utilizada por pacientes com diabetes.

Até a década de 1980, a substância era extraída do pâncreas de bovinos e suínos, o que provocava reações alérgicas e rejeição em alguns pacientes. O hormônio do crescimento, fatores de coagulação, vacinas e diversas vitaminas representam mais alguns dos diversos exemplos da aplicação da biotecnologia na saúde.

Além disso, insetos estão sendo geneticamente modificados para carregarem um gene que, quando transmitido à prole, não deixa que ela se desenvolva. É o caso do mosquito da dengue transgênico, aprovado no Brasil em 2014. Ele é idêntico ao Aedes aegypti – exceto por dois genes modificados inseridos.

Biotecnologia no meio ambiente

A utilização de transgênicos na agricultura contribui para preservação do meio ambiente. Só no Brasil, ao longo de 20 anos de adoção (1998 – 2017), o cultivo de transgênicos contribuiu para a redução da utilização de quase 840 mil toneladas de defensivos. A não utilização desses produtos significou também a economia de 377 milhões de litros de combustível que seriam utilizados no maquinário de aplicação. Isso equivale à retirada de mais de 250 mil carros das ruas por um ano.

Caso fosse necessário manter o nível de produção alcançando pelas áreas que adotam variedades transgênicas, deveriam ter sido plantados 9,9 milhões de hectares a mais no País entre 1998 e 2017.

Além disso, existem pesquisas identificando genes que fazem com que algumas plantas absorvam metais pesados em grande quantidade. Uma vez desvendados esses mecanismos genéticos, é possível induzir maior expressão desses genes, desenvolvendo variedades transgênicas com alta capacidade de absorção para serem utilizadas na recuperação de solos e águas contaminadas. 

Demais áreas em que a biotecnologia pode ser aplicada

Além das áreas da saúde, agricultura e meio ambiente, a biotecnologia também pode ser aplicada a diversos outros setores:

Alimentos

A indústria alimentícia utiliza organismos geneticamente modificados como soja, milho e cana-da-açúcar e seus derivados (como óleos, proteínas, amidos) para produção de diversos alimentos. Adicionalmente, diversos aditivos e ingredientes são produzidos a partir da fermentação realizada por microrganismos geneticamente modificados (GM).

Um exemplo é a goma gelana, utilizada para dar textura ao sorvete. Cabendo mencionar, outros exemplos, como:

• vitaminas: B12, B2 e C;

• aromas: baunilha, diacetil e citronelol;

• enzimas: proteases, amilases e lipases;

• aminoácidos: glutamato, treonina e lisina;

• ácidos orgânicos: lático, cítrico e acético;

• gomas: gelana, xantana e dextrana;

• antimicrobianos: nisina.

Têxtil

Além da produção de fibras de algodão de alta qualidade a partir de plantas transgênicas, no futuro essa indústria pode ser beneficiada pela produção da proteína da teia de aranha em vegetais GM. Esse material é cosiderado mais resistente que o aço, extremamente leve e cinco vezes mais flexível que o nylon. Também é biodegradável e compatível com o organismo humano.

Pesquisadores brasileiros estão na vanguarda dessa pesquisa que poderá revolucionar o setor, além de ter potencial uso nos segmentos automobilístico, farmacêutico e de segurança.

Químico

Um exemplo de utilização da biotecnologia pela indústria química é a produção de sabão em pó. São utilizadas enzimas resistentes a determinadas condições dos processos de lavagem. Essas enzimas são produzidas por bactérias geneticamente modificadas e auxiliam na remoção de gorduras, carboidratos e proteínas de tecidos. Além disso, também podem ser utilizadas para amaciar as fibras dos tecidos tipo jeans com o objetivo de obter aquele efeito “desbotado”.

A biotecnologia também está relacionada ao desenvolvimento de óleos vegetais que servem de matéria-prima para tintas de parede, revestimentos e plásticos.

De energia

A modificação genética da cana-de-açúcar e de outras plantas tem grande potencial de aumentar o rendimento desses vegetais para a produção de combustíveis renováveis. Além disso, microrganismos (GM) também podem ser usados na transformação da biomassa vegetal em combustível.

Essas aplicações poderiam substituir o uso de fontes fósseis de energia, derivadas do petróleo, não renováveis e altamente poluentes.

De mineração

A biolixiviação é um processo amplamente utilizado na Austrália, na África do Sul e no Canadá. Consiste em rotas biotecnológicas para recuperar metais presentes em minérios oxidados e sulfetados, de forma mais eficaz do que os métodos convencionais.


Perspectivas de avanços da biotecnologia

A tendência é que, no curto prazo, sejam adicionadas às variedades já disponíveis (soja, milho, algodão, canola, entre outros) resistências a outros insetos, tolerância a diversos herbicidas e que se combine características visando uma semente cada vez mais protegida.

No médio prazo, já é possível pensar na modificação genética de outras variedades (cítricos, trigo, arroz) com características agronômicas e também resistência a estresses abióticos (como tolerância a seca e resistência a solos com alto teor de salinidade).

Da mesma forma, com o aprimoramento das técnicas e do conhecimento sobre as plantas estamos desenvolvendo plantas com teor nutricional aumentado e que produzem  nutrientes para aplicações diversas.

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