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Edição gênica, uma estratégia para alcançar metas de sustentabilidade

As novas ferramentas para edição gênica de plantas e outros organismos vivos, existem desde a década de 1980. No entanto, as técnicas ganharam maior notoriedade com a descoberta do sistema CRISPR/Cas, mais simples e acessível (financeiramente) do que outras técnicas de edição genética. 

Além disso, a edição gênica é tida como uma importante ferramenta dentro da biologia sintética e também está auxiliando na melhor compreensão dos mecanismos genéticos relacionados à produtividade em plantas, assim como suas respostas frente a estresses bióticos e abióticos.

Edição gênica entrega soluções

Esse avanço científico deverá proporcionar grandes benefícios aos seres humanos, principalmente no setor agrícola e na área da saúde. 

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Com a acessibilidade da edição gênica, pesquisadores do mundo inteiro têm desenvolvido novas terapias para doenças humanas, cultivares de plantas, microrganismos para produção de energia e também novos medicamentos e insumos para proteção da saúde de pessoas, de animais e também de vegetais.

Promove sustentabilidade

Dificilmente conectamos ciência aos alimentos que diariamente consumimos. No entanto, a agricultura é um dos setores que mais aplicam inovações tecnológicas nos seus produtos e com isso tem tornado quase tudo renovável e sustentável, e a biotecnologia está no centro dessa evolução.

As tecnologias desenvolvidas a partir da edição gênica são mais sustentáveis e devem ajudar os países a alcançarem alguns dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS). 

Na agricultura, a edição gênica tem um enorme potencial de entregas, estando diretamente conectada à meta de erradicação da fome e agricultura sustentável (ODS 2), consumo e produção responsável (ODS 12), ação contra a mudança global do clima (ODS 13), vida na água (ODS 14) e vida terrestre (ODS 15).

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável e a agricultura

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Gráfico benefícios que podem ser alcançados pela Edição Gênica

Agricultura e edição gênica

O século XXI trouxe novos desafios para a agricultura. Extrema variabilidade climática, aumento da escassez de água e menor oferta de terras aráveis são apenas alguns dos problemas encontrados pelos agricultores. Para isso, os pesquisadores (melhoristas de plantas) têm se dedicado a encontrar alternativas eficazes que possam mitigar ou atenuar esses desafios. 

Edição gênica sempre esteve presente na agricultura

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De fato, o melhoramento genético de plantas tem garantido muitas inovações ao longo dos anos, mas com a ajuda de novas ferramentas moleculares, novas cultivares, que atendam aos desafios atuais poderão ser desenvolvidas de forma mais rápida e eficiente. Por isso, a edição gênica é considerada uma alternativa real para o desenvolvimento de novas tecnologias para a agricultura superar os principais desafios nos próximos 30 anos.

Gráfico Aplicações da Edição Gênica

A edição genética empregando novas ferramentas, é capaz de promover mutações em um local específico do gene alvo. Essa precisão garante efeitos mais significativos nas plantas. Os benefícios são muitos e os pesquisadores estão, inclusive, convencidos de que o desempenho e a qualidade dos produtos derivados de uma planta melhorada por edição genética são superiores ao de outras plantas alteradas por estratégias convencionais de melhoramento ou não. 

Histórico e inovação do melhoramento genético plantas

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Dessa forma, a edição de genes é uma estratégia que oferece oportunidades únicas para tornar a produção de alimentos mais sustentável em um curto espaço de tempo, melhorando também a qualidade e segurança dos alimentos

Benefícios da edição gênica

O melhoramento genético por si só já é uma estratégia que promove sustentabilidade ao entregar aos agricultores sementes e mudas mais robustas e que toleram condições bióticas e abióticas adversas. Principalmente: 

Ferramentas de edição gênica como o CRISPR aumentam as possibilidades de aplicação do melhoramento genético em diferentes culturas e ainda democratizam uma técnica que é considerada de última geração.

Além dessas aplicações, pesquisadores também estão utilizando a edição genética para desenvolver alimentos mais saborosos e com qualidade de nutrientes aumentada. As culturas biofortificadas podem ajudar a solucionar a “fome oculta”, causada pela ingestão insuficiente de micronutrientes como zinco, iodo, ferro e algumas vitaminas que são essenciais na dieta diária.

Com a edição gênica será possível aumentar a biodisponibilidade desses micronutrientes e combater a fome e a desnutrição, especialmente nos países em desenvolvimento.

Acelera o melhoramento genético

Ao contrário do melhoramento genético convencional – mais complexo e demorado – o melhoramento por CRISPR (técnica para edição gênica) é uma estratégia que garante alta precisão na edição do genoma das plantas e por isso, reduz custos e acelera o desenvolvimento de novas tecnologias, ou seja, novas cultivares.

Gráfico Estratégicas de Melhoramento Genético

Parece algo distante, mas não é. Com a edição gênica acelerando e diminuindo custos no desenvolvimento de novas mudas e sementes, essas novas tecnologias, mais sustentáveis, serão disponibilizadas aos agricultores de forma mais rápida e acessível.

É uma ferramenta acessível

Países em desenvolvimento, como o Brasil, tem o CRISPR como uma ferramenta bastante acessível ao setor público, permitindo soluções locais e regionais para melhorar a segurança alimentar. Por exemplo, instituições como Embrapa, Instituto Agronômico e Universidades já utilizam essa ferramenta em pesquisas.

Na Embrapa o CRISPR tem sido utilizado no melhoramento genético de milho, soja, feijão, cana-de-açúcar e outras plantas de grande importância para agricultura brasileira. Essas pesquisas têm focado na melhoria da qualidade nutricional, industrial, fixação biológica de nitrogênio e tolerância ao déficit hídrico dessas espécies. 

O Instituto Agronômico tem atuado fortemente na aplicação do sistema CRISPR em laranja, inclusive foi um dos primeiros centros de pesquisa do mundo a mostrar a funcionalidade da técnica nessa cultura. O principal foco da edição gênica em citros é o desenvolvimento de variedades resistentes às principais doenças da planta, como Clorose Variegada dos Citros e o Greening

Pesquisadores da Universidade de São Paulo, Federal de Viçosa desenvolveram, utilizando CRISPR, uma planta de tomate nutricionalmente melhor. O tomate editado geneticamente apresenta 5 vezes mais licopeno em seus frutos.

Inclusive, é justamente na cultura do tomate que o CRISPR vem sendo empregado para desenvolver variedades que possam ser utilizadas em fazendas urbanas, uma solução eficiente e sustentável para produção de alimentos. Você pode descobrir mais sobre essa estratégia em: Fazendas urbanas utilizam técnica CRISPR para sua expansão.

Edição gênica na agricultura orgânica?

A agricultura orgânica tem sido mencionada por muitos países como principal sistema de produção agrícola sustentável. No entanto, apesar de ter um efeito benéfico na proteção ambiental e na biodiversidade em nível local, em comparação com a agricultura moderna, o sistema orgânico apresenta uma produtividade inferior. Consequentemente, uma maior quantidade de terra seria necessária para produzir a mesma quantidade de alimentos.

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Nesse sentido, a expansão da agricultura para novas áreas, mesmo que em sistema orgânico, seguiria impulsionando as mudanças climáticas globais e a perda da biodiversidade. Além disso, haveria a necessidade de outros países terem de aumentar sua produção agrícola para suprir a demanda global, o que pode levar a custos ambientais que excedem quaisquer benefícios ambientais de regiões que adotem a produção orgânica. 

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Por isso, cientistas de diferentes centros de pesquisa europeus têm defendido que a edição gênica aplicada à agricultura é uma estratégia sustentável e que deveria ser permitida dentro de um cultivo orgânico. Afinal, se ferramentas como o CRISPR, podem produzir plantas resistentes a muitas doenças que são comuns dentro da agricultura orgânica, evitariam inclusive, o uso de defensivos contendo cobre (permitido pela legislação de orgânicos).

Talvez você não saiba, mas o cobre é um produto químico muito utilizado por produtores orgânicos no combate a doenças fúngicas e assim como outros defensivos químicos pode ser tóxico para o solo e água, quando não utilizado da forma correta.

Dessa forma, a edição gênica pode também apoiar a agricultura orgânica contribuindo para a sustentabilidade local e também global. Os pesquisadores europeus têm levado argumentos científicos que sustentam esses benefícios à comissão europeia. Segundo eles, a estratégia poderá auxiliar a União Europeia a alcançar suas metas relacionadas aos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável.

Em suma, incluir a edição gênica em diferentes sistemas agrícolas, assim como em várias etapas da cadeia de produção de alimentos, irá adicionar ganhos ambientais. Por isso, é crucial que exista um amplo entendimento dos benefícios dessas tecnologias pela sociedade. Não podemos perder a oportunidade de adicionarmos mais ferramentas que entregam sustentabilidade à produção de alimentos.

 

Principais fontes

Goulin, E. H., et al. RNA interference and CRISPR: Promising approaches to better understand and control citrus pathogens. Microbiological Research, 2019.

Purnhagen, K. P., et al. Europe’s Farm to Fork Strategy and Its Commitment to Biotechnology and Organic Farming: Conflicting or Complementary Goals? Trends in Plant Science, 2021.

Zsögön, A., et al. De novo domestication of wild tomato using genome editing. Nature Biotechnology, 2018.

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