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Biologia - Prof Renata

A biotecnologia é crucial para o desenvolvimento da humanidade

A biotecnologia tem sido utilizada desde a antiguidade. Você já pensou nisso? Afinal, em seu sentido mais amplo, a biotecnologia compreende a aplicação de microrganismos, plantas e animais, para obtenção de processos e produtos de interesse para a sociedade.

Dessa forma, desde que utilizamos microrganismos para fermentar pães, bebidas e outros alimentos, já estávamos realizando biotecnologia.

Com o passar do tempo e avanço da ciência, desenvolvemos novas ferramentas e evoluímos até a biotecnologia que conhecemos hoje. Quer entender o que é a biotecnologia e como ela pode auxiliar a humanidade? Segue lendo esse texto.

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 microrganismos vivos. Essa estratégia ficou conhecida como biotecnologia clássica.

Com os conhecimentos sobre genética, microbiologia, química, fisiologia, biologia molecular, entre outras, desenvolvermos a biotecnologia moderna.

Como começou a biotecnologia moderna?

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

Essa descoberta levantou a hipótese de que haveria transferência de características entre os organismos vivos, abrindo o caminho para o desenvolvimento de microrganismos e plantas com características de interesse.

Diante disso, diversas pesquisas relacionadas aos genes foram intensificadas resultando em grandes marcos da biotecnologia moderna. Cabendo destacar:

1. A descoberta da estrutura do DNA por Watson e Crick em 1953.

2. A identificação das enzimas de restrição, conduzida pelo pesquisador Werner Arber e seus colaboradores na década de 1960. Reconhecidas como tesouras moleculares, as enzimas de restrição são essenciais na biologia molecular, pois cortam trechos específicos de DNA.

3. O desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante em 1972 pelo pesquisador Paul Berg, possibilitando a introdução de características específicas e controladas nos organismos.

Área de aplicação da biotecnologia

A partir da tecnologia do DNA recombinante, os cientistas, pela primeira vez, conseguiram manipular o DNA. Com essa técnica, o isolamento e manipulação de genes se tornou uma realidade.

A manipulação dos genes possibilitou a otimização de microrganismos para a produção de substâncias em maior quantidade e eficiência na área de alimentos. Um exemplo imediatamente aplicado foi o aprimoramento da catalase e quimosina desenvolvidas por microrganismos para fermentação de queijos.

Utilizou-se a mesma estratégia no desenvolvimento de plantas com características melhoradas. Como é o caso de algumas variedades de soja que possuem um óleo de composição semelhante ao azeite de oliva, ou seja, a partir dessa soja passamos a produzir óleo mais saudável.

De fato, diferentes setores da sociedade se beneficiaram com o desenvolvimento de Organismos Geneticamente Modificados (OGM) voltados à produção sustentável de alimentos, fibras e energia.

Biotecnologia na agricultura

A biotecnologia acelerou o melhoramento genético de importantes culturas utilizadas na agricultura.

Caso você não saiba, o melhoramento genético é realizado pelo homem desde a pré-história. Nossos ancestrais realizavam cruzamentos entre espécies de plantas e animais sexualmente compatíveis para se buscar variedades mais produtivas. Essa prática resultou na seleção de cereais e proteínas animais para a alimentação que conhecemos até hoje.

Dessa forma, a contribuição da biotecnologia para a agricultura ocorre, principalmente, por meio da adoção de plantas que recebem, perdem ou tem genes modificados usando técnicas moleculares muito precisas. Graças à biotecnologia o melhoramento genético pode ocorrer sem a necessidade de transmissão de características apenas entre plantas da mesma espécie.

Presentes nas lavouras do mundo há quase 30 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.

Desde 1998 o Brasil adota transgênicos na agricultura. Soja, milho, algodão e, mais recentemente, eucalipto e cana-de-açúcar são as culturas transgênicas plantadas no País. 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, alimentos de maior valor nutritivo, cultivares adaptadas a fazendas urbanas e plantas mais adaptadas às adversidades climáticas, como a seca.

De fato, a biotecnologia agrícola será fundamental para que o Brasil cumpra o compromisso de reduzir em 43% a emissão de gases de efeito estufa até 2030.

Biotecnologia na saúde

As técnicas de manipulação do DNA também contribuíram para que houvesse avanços na medicina. Desenvolveram diversas vacinas por meio de técnicas da biotecnologia moderna. Inclusive, uma de suas primeiras aplicações se deu na área da saúde.

Ainda em 1982, a insulina passou a ter sua produção por microrganismos transgênicos e disponibilizada para a sociedade. Além disso, medicamentos produzidos a partir de anticorpos monoclonais (feitos por meio da clonagem de um único linfócito), hormônios, medicamentos e vacinas, incluindo a vacina contra Covid-19 são exemplos de como a biotecnologia continua contribuindo na saúde.

Ainda com impacto direto na saúde, insetos vetores de doenças estão sendo geneticamente modificados (GM). Um exemplo dessa estratégia tem sido aplicado no controle da dengue, onde o Aedes aegypti GM carrega um gene que, quando transmitido à prole, não deixa que ela se desenvolva.

Biotecnologia industrial

A biotecnologia industrial utiliza microrganismos GM para produzir inúmeros produtos. Conhecidos como fábricas celulares, esses OGMs são desenvolvidos para alcançarem alto rendimento e tolerância a condições industriais adversas.

A partir deles, muitos produtos alimentícios, químicos, combustíveis, enzimas, antibióticos, materiais (como tecidos) e produtos para a saúde, podem ser desenvolvidos. Assim sendo, o uso da biotecnologia industrial na substituição dos processos tradicionais confere a essas empresas um caráter de produção mais eficiente e sustentável.

Como é o caso de microrganismos GM, por exemplo, que podem ser úteis na transformação da biomassa vegetal em combustível. Essa tecnologia substitui o uso de fontes fósseis de energia, derivadas do petróleo, não renováveis e altamente poluentes.

Da mesma forma, enzimas derivadas de bactérias GM utilizadas na produção de sabão em pó, auxiliando na eficiência do produto a determinadas condições dos processos de lavagem e obtenção de efeitos específicos como o “desbotado” de roupas jeans.

Por sua vez, na indústria de alimentos, além das plantas transgênicas e de seus derivados (como óleos, proteínas, amidos), outros ingredientes e aditivos têm sua produção a partir da fermentação realizada por microrganismos GM. Cabendo citar:

· 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.

A biotecnologia e a biossegurança

Sabemos que a biossegurança se relaciona ao controle e à minimização de riscos que possam surgir da exposição, manipulação e uso de organismos vivos (geneticamente modificados ou não). Em síntese, tais controles são aplicados em escolas médicas e laboratórios experimentais desde o século XIX.

No entanto, o conceito de biossegurança foi proposto, apenas em 1975, na Conferência de Asilomar na Califórnia, EUA. Ocasião em que a comunidade científica começou a discutir sobre os riscos de manipulação de genes.

Biossegurança: entenda qual a sua importância

Os pesquisadores, preocupados com as possíveis consequências de seu trabalho em relação às novas técnicas moleculares, levantaram diretrizes preliminares para a contenção física e biológica dos experimentos com OGM. Como resultado, tais princípios serviram como base para o estabelecimento de protocolos e normas em biotecnologia moderna em nível internacional.

Posteriormente, na Conferência das Nações Unidas sobre Ambiente e Desenvolvimento, celebrada no Rio de Janeiro em 1992, foi criado na Convenção sobre Diversidade Biológica (CDB) o compromisso de formular um protocolo.

Dessa maneira, esse protocolo procurava assegurar um nível adequado de proteção do meio ambiente e da saúde humana em relação ao uso de OGM e da biotecnologia moderna. Os resultados desse compromisso resultaram na elaboração do Protocolo de Cartagena, assinado em 15 de maio de 2000.

O que podemos esperar da biotecnologia?

O conhecimento adquirido na segunda metade do século XX resultou nas entregas de produtos biotecnológicos usados no nosso dia a dia.

Com a biotecnologia industrial será possível intensificar a produção de forma sustentável. A fabricação de combustíveis renováveis, por exemplo, a partir de resíduos agrícolas (bagaço de cana, sementes, entre outros) é um retrato de como podemos reduzir a exploração de recursos naturais.

Ao mesmo tempo, a biotecnologia na saúde tem acelerado o diagnóstico e tratamento de doenças. Além dos produtos disponíveis, a biologia sintética abrirá um novo mundo no entendimento de diferentes vírus e produção de vacinas. Com os avanços na tecnologia CRISPR, por exemplo, estão sendo avaliadas terapias celulares para o tratamento de doenças raras, alguns tipos de câncer e alterações neurodegenerativas.

Na agricultura, a biotecnologia tornou-se indispensável. Afinal, é com ela que poderemos atender à demanda crescente por alimentos, sem perder o olhar de sustentabilidade. Mas, ainda veremos muito mais. A nanotecnologia e a biologia sintética têm o grande potencial de instaurar uma nova transformação na biotecnologia agrícola.

Principais fontes:

Mozafari, M., Tariverdian T e Beynaghi A. Trends in Biotechnology at the Turn of the Millennium. Recent Patents on Biotechnology, 2020.

Sheldon, R.A. e Brady, D. Green Chemistry, Biocatalysis, and the Chemical Industry of the Future. ChemSusChem 2022 May 6;15(9).