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A transferência de genes faz parte da natureza

O fluxo gênico ou transferência de genes entre os organismos vivos, ocorre naturalmente no meio ambiente. O DNA é geralmente transferido dos pais para os filhos ao longo de gerações.  Esse tipo de transferência gênica é chamado de transferência vertical. Atividade biológica natural e que ocorre por meio da reprodução.

No entanto, o DNA também pode ser transferido para espécies não relacionadas. A transferência horizontal, como é chamada, também ocorre de forma natural, sendo mais comum entre microrganismos, principalmente bactérias.

Em ambos os casos a transferência gênica desempenha um papel fundamental na evolução das espécies.

Transferência de genes vertical e horizontal

A seleção de plantas e animais com características de interesse para a produção, só é possível graças a transferência de genes entre espécies. Essa prática ocorre desde o início da agricultura há mais de 10 mil anos. No entanto, a compreensão desse processo só aconteceu após os experimentos de Mendel com ervilhas.

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Gregor Mendel foi o primeiro cientista a demonstrar a recombinação do DNA durante a reprodução sexuada (1866). Ou seja, ele descreveu como a transferência vertical de genes ocorria. 

A transferência horizontal de genes também existe desde os primórdios da vida em nosso planeta. No entanto, só foi descoberta na década de 1920 em microrganismos, quando o médico e pesquisador Fred Griffith relatou a transferência entre linhagens de bactérias Streptococcus pneumoniae patogênicas para linhagens não patogênicas. 

Os três mecanismos mais comuns, utilizados por bactérias, para realizar a transferência horizontal de genes são:

Conjugação

Para a conjugação acontecer, duas bactérias precisam estar em contato por meio de uma estrutura – o pilus de conjugação. O pilus trata-se de uma “ponte” entre duas bactérias por onde fragmentos de DNA são trocados.

Apesar de ser comum entre bactérias, a espécie Agrobacterium tumefaciens consegue realizar conjugação com células vegetais e assim transferir pedaços de DNA para uma planta. Comumente, os pesquisadores utilizam A. tumefaciens para desenvolver plantas geneticamente modificadas em laboratório. 

Transformação

Algumas bactérias, como por exemplo Escherichia coli, possuem a capacidade de abrir poros ou “buracos” em sua parece celular, absorvendo assim, fragmentos de DNA presentes no meio ambiente. Esse processo é chamado de transformação.

Pesquisadores também podem induzir a abertura de poros em bactérias e inserir fragmentos de DNA para estudar a função de diferentes genes. 

Transdução

A transdução é caracterizada pela transferência horizontal de genes de uma célula para outra por meio de vírus conhecidos como bacteriófagos ou fagos. A transdução também pode ocorrer de células bacterianas para células vegetais ou animais. 

Os fagos também são bastante utilizados por pesquisadores em laboratórios para o estudo de genes em diferentes organismos.

O conhecimento sobre os mecanismos de transferência vertical e horizontal que fizeram do melhoramento genético uma estratégia cada vez mais assertiva e precisa.

Três mecanismos para realizar a transferência horizontal de genes

Melhoramento genético de plantas e transferência de genes 

A transferência horizontal de genes permitiu o desenvolvimento de novas tecnologias que aceleram o melhoramento genético, até então realizado apenas por meio de cruzamentos entre plantas da mesma espécie. 

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Os organismos Geneticamente Modificados (OGMs) que incluem as plantas transgênicas, são resultado de uma transferência horizontal de genes, devidamente estudados e introduzidos de forma controlada por pesquisadores, permitindo a aquisição mais rápida de novas características.

Como se produz uma planta transgênica

As plantas geneticamente modificadas (plantas GM) proporcionam grandes benefícios para o produtor, consumidor e meio ambiente, principalmente com relação ao aumento de produtividade e menor uso de insumos. 

A visão de que as plantas GM são “não naturais” resultou em distorções de entendimento e contribuiu para percepções negativas sobre os transgênicos. 

A transferência de genes pode ocorrer entre plantas GM e plantas convencionais – tanto de forma vertical quanto horizontal. No entanto, é importante ressaltar que os genes introduzidos em plantas GM já estavam presentes naturalmente no meio ambiente. Além disso, essas plantas não apresentam capacidade de transferir seus genes com maior incidência ou persistência do que as convencionais. 

Ou seja, os índices de transferência gênica não são diferentes daqueles encontrados em genes de resistência introduzidos por melhoramento genético tradicional, há décadas. Nesta perspectiva, as plantas GM não são menos “antinaturais” do que os demais produtos agrícolas.

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É consenso científico que a transferência de DNA de plantas GM para bactérias, quando ocorre, é considerada de baixa frequência em comparação à transferência de genes entre bactérias. Com isso, a transferência de genes de resistência a antibióticos para as bactérias é improvável, quando tal característica é utilizada no desenvolvimento de plantas transgênicas. 

Mesmo assim, a Lei de Biossegurança do Brasil assim como legislações de outros países exige o estudo caso a caso de cada gene e, para cada região em que será introduzida a planta. Além disso, também é feito o monitoramento do fluxo gênico no ambiente pós plantio. 

Diversos estudos também já avaliaram se existe transferência gênica horizontal de alimentos geneticamente modificados para bactérias no trato gastrointestinal de animais e em produtos alimentícios de origem animal.

Em nenhum desses estudos foi detectado o DNA da planta GM nos animais ou em seus derivados como leite, ovos ou carne. Também não há evidências de que genes inseridos em prantas GM tenham sido transferidos para o DNA de humanos.

Monitoramento do fluxo gênico

Uma outra preocupação sobre o uso agrícola de culturas GM envolve a possibilidade de que culturas convencionais (não-GM) recebam genes de culturas GM, resultando em situações prejudiciais aos agricultores que não adotam a tecnologia. 

Esses casos poderiam ocorrer via transferência gênica vertical por meio de pólen, onde o pólen de uma planta GM fecunda plantas não GM. O contrário também pode acontecer, ou seja, ambos os produtores estariam expostos ao risco. 

Uma vez que, diversas lavouras estão sujeitas à pólen e sementes indesejadas de várias fontes, regras de distâncias e isolamento entre culturas são bastante comuns, dependendo das plantas e das suas características reprodutivas.

Com planta GM não é diferente, a dispersão do pólen das plantas também é considerada nas análises de biossegurança dos produtos transgênicos. Para isso, são avaliadas as probabilidades de transferência vertical de genes entre plantas sexualmente compatíveis. 

Uma estratégia eficiente para diminuir o fluxo gênico por meio de pólen é manter uma certa distância entre campos com plantas GM e plantas não-GM, quando as análises indicam a necessidade. 

Um estudo de campo realizado nos Estados Unidos estimou que menos de 1% dos grãos de pólen viajariam mais de 60 m. 

Além disso, a inclusão de plantas não compatíveis sexualmente entre os campos auxilia a diminuir a dispersão do pólen e também promove a redução de pragas e doenças. Na China, por exemplo é comum o cultivo de algodão intercalado com plantas de soja, milho, trigo, girassol, amendoim e até mesmo tomate.

No Brasil, a Resolução Normativa Nº. 4, de 16 de agosto de 2007 da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança – CTNBio, obriga produtores que utilizam sementes GM a manter um mínimo de 100 metros de distância de isolamento entre o milho GM e a lavoura convencional vizinha. Estes 100 metros podem ser plantados com qualquer cultura desde que não seja milho geneticamente modificado.

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Uma alternativa é o plantio de 10 linhas de milho convencional semeados na mesma data em que a planta GM foi plantada na bordadura da lavoura. Com isso, a distância de isolamento pode ser reduzida para 20 metros.

Distanciamento entre plantas GM e não-GM

Os OGMs são continuamente estudados e monitorados, o que reforça sua segurança e preservação. O acesso a novas tecnologias depende de anos de pesquisa, e a manutenção das tecnologias existentes é essencial para que o produtor continue alcançando os resultados desejados.

 

Principais fontes:

Kumar, K. Genetically modified crops: current status and future prospects. Planta, 2020.

Nawaz, M. A., et al. Addressing concerns over the fate of DNA derived from genetically modified food in the human body: A review. Food and Chemical Toxicology, 2019.

Soucy, S. M; Huang, J., and Gogarten, J. P. Horizontal gene transfer: building the web of life. Nature, 2015.

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