Tópico: Código de barras do DNA

[Unknown]

Vida em código de barras

Cientistas de todo o mundo estão participando de um esforço internacional para estabelecer a técnica de DNA barcoding – ou código de barras de DNA – como padrão global para a identificação de espécies biológicas.

Os avanços no desenvolvimento da técnica e os rumos dessa iniciativa internacional foram o foco da discussão do Simpósio Internacional sobre DNA Barcoding do Programa Biota-FAPESP, que teve início nesta quinta-feira (3/12), na sede da Fundação, em São Paulo.

DNA barcoding é um método que utiliza um trecho do DNA de cerca de 650 nucleotídeos como marcador para caracterizar espécies. Trata-se de uma sequência extremamente curta em relação à totalidade do genoma, que nos humanos, por exemplo, tem 3 bilhões de pares de bases.

A ordem dos nucleotídeos nesse trecho de DNA, extraído de uma sequência de pequenos fragmentos previamente padronizados de genes, é semelhante entre os indivíduos, mas divergente em relação às diferentes espécies, possibilitando a identificação.

O método, que tende a ser rápido e barato, pode identificar uma espécie a partir de uma pequena amostra de tecido. Por isso, tem aplicações potenciais que vão desde o combate à biopirataria até o controle de pragas e a investigação forense.

De acordo com uma das coordenadoras do simpósio, Mariana Cabral de Oliveira, do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (USP), o evento marca a entrada efetiva da comunidade científica brasileira na iniciativa global para o desenvolvimento da nova ferramenta.

“Há um esforço internacional sendo feito para a aplicação dessa ferramenta em todas as espécies. Há pesquisadores brasileiros colaborando com o grupo do Canadá que está encabeçando o projeto mundial de DNA barcoding, mas essa participação ainda é individualizada. A ideia é que o Brasil entre nisso de forma mais ampla e efetiva”, disse à Agência FAPESP.

Segundo Mariana, que faz parte da coordenação do Biota-FAPESP, a comunidade internacional que está trabalhando com o DNA barcoding manifestou interesse na participação do Brasil nos projetos. “O Brasil é considerado central nesse processo por ser um país megadiverso. Sem a nossa participação, haveria uma grande lacuna no estudo dos seres vivos”, afirmou.

O objetivo final do projeto internacional é criar uma biblioteca de códigos de barra de todas as espécies de seres vivos. “Neste momento estamos focando nas espécies eucarióticas – aquelas cujas células têm núcleos –, definindo os marcadores associados a cada uma delas”, explicou.

Participam do simpósio cientistas envolvidos com diferentes grupos de organismos, como plantas, insetos, aves e peixes. O objetivo é mostrar como a nova ferramenta pode ser usada em cada um dos grupos e quais são as dificuldades e limites para aplicação.

“Estamos discutindo as especificidades, as possíveis soluções para os obstáculos e o potencial de sucesso do DNA barcoding para cada grupo. Trouxemos especialistas para mostrar o que vem sendo desenvolvido em cada um dos grupos, além de outros que apresentarão um panorama mais amplo sobre a técnica”, explicou.

Os cientistas brasileiros também participaram, segundo Mariana, mostrando o que está sendo feito no país na área. “A ideia é indicar como essas pessoas podem se associar, montando um esforço regional que possa ser integrado à iniciativa internacional”, disse.

O Biota-FAPESP, segundo ela, reconheceu, em reunião realizada em junho, que o DNA barcoding é uma ferramenta fundamental para estudar a biodiversidade. “A comunidade que participa do Biota está tentando organizar isso de forma mais efetiva. Estamos discutindo se isso deverá ser feito na forma de um edital, ou de um envolvimento mais amplo, em nível federal”, contou.

500 mil espécies em cinco anos

A programação do simpósio foi aberta com palestra de Paul Hebert, da Universidade de Guelph, no Canadá. Herbert, que propôs, em 2003, a técnica do DNA barcoding, é diretor científico do Projeto Internacional do Código de Barras da Vida (iBOL, na sigla em inglês), que será lançado em julho de 2010, com sede no Canadá.

Segundo ele, a nova técnica terá impacto sem precedentes no conhecimento sobre a biodiversidade. “Mesmo com 250 anos de grandes esforços científicos, muitas espécies ainda permanecem desconhecidas. Essas barreiras à análise da biodiversidade vão ser quebradas com o DNA barcoding”, disse.

Pesquisadores de 25 países estão participando da iniciativa, que deverá compilar, em códigos de barras de DNA, cerca de 5 milhões de amostras de 500 mil espécies nos próximos cinco anos.

“Desde 2005, estamos compilando cerca de meio milhão de amostras a cada dois anos. Mas o trabalho está apenas começando. No futuro esperamos ter sistemas automatizados que apoiem as identificações de grandes numeros de espécies”, disse.

De acordo com Herbert, o DNA barcoding apresenta várias vantagens em relação aos métodos morfológicos tradicionais de taxonomia. “O processo de identificação pode ser todo automatizado e podemos aplicá-lo em qualquer momento do ciclo de vida do organismo, ou a um fragmento dele”, afirmou.

Além de melhorar a capacidade de monitorar e entender a biodiversidade, com diversas aplicações, a técnica, segundo ele, trará grandes benefícios científicos. “Vamos começar a entrar em problemas evolucionários e ecológicos interessantes”, disse.

John Kress, do Instituto Smithsonian, dos Estados Unidos, apresentou estudos sobre um dos principais problemas da nova técnica: a aplicação do DNA barcoding à identificação de plantas. Segundo ele, o gene COX1, de onde é extraído o trecho de DNA utilizado como marcador de maior sucesso até agora, é demasiadamente uniforme nas plantas, o que impede a identificação das espécies.

“Nas plantas, esse gene não tem um nível de variação suficiente para ser utilizado como marcador. Então precisamos começar um processo de prospecção de outras regiões dos genes para desenvolver marcadores específicos. São muitas opções. Precisaremos mobilizar a comunidade de botânicos em torno de um consenso”, disse.

Apesar da dificuldade, seu laboratório no Instituto Smithsonian está empenhado em encontrar soluções. “Precisamos de uma sequência curta – entre 300 e 800 nucleotídeos, que permita o uso em amostras degradadas e que nos forneça uma alta qualidade das sequências, para podermos trabalhar de forma automatizada”, disse.

Enquanto nos marcadores atuais utiliza-se um trecho de DNA extraído da mitocôndria, no caso das plantas o principal candidato é o DNA do cloroplasto. De acordo com Kress, esse tem sido o foco atual das pesquisas.

“Fizemos estudos utilizando a combinação de marcadores de três diferentes genes diferentes aplicados a amostras de 300 espécies de plantas em uma área de 50 hectares na ilha de Barro Colorado, no Panamá. A partir dessas amostras conseguimos identificar as espécies com correção em mais de 98% dos casos.

Mais informações sobre o Biota-FAPESP International Symposium on DNA Barcoding, que termina nesta sexta-feira (4/12): www.fapesp.br/materia/5445.

Diversidade subestimada

Existem cerca de 28 mil espécies de peixes catalogadas com nomes científicos. Mas, depois de identificar 7 mil dessas espécies com o uso da técnica de DNA barcoding – ou código de barras de DNA –, uma rede internacional de cientistas começa a suspeitar que o número total de peixes conhecidos pode ser muito maior. A aplicação da nova metodologia mostrou que muitos dos nomes científicos podem remeter a espécies distintas.

A afirmação foi feita por Robert Hanner, da Universidade de Guelph, no Canadá, nesta sexta-feira (4/12), durante o último dia do Simpósio Internacional sobre DNA Barcoding do Programa Biota-FAPESP, na sede da Fundação, em São Paulo.

Hanner coordena o projeto Fish-BOL, associado ao Projeto Internacional do Código de Barras da Vida (iBOL, na sigla em inglês), que será lançado em julho de 2010. Ambas as iniciativas são sediadas na Universidade de Guelph.

De acordo com Hanner, o projeto já identificou mais de 7 mil espécies de peixes empregando a nova técnica que utiliza um pequeno trecho do DNA como marcador para caracterizar espécies biológicas. O total das espécies registradas chega a 23% do total de espécies nomeadas pela ciência.

“Existem cerca de 28 mil espécies nomeadas e fizemos até agora o código de barras de DNA de 7 mil delas. Nesse processo, no entanto, estamos revelando novas espécies. Tanto espécies realmente novas, como algumas que eram confundidas com outras pelos métodos taxonômicos tradicionais. Isso nos leva a estimar que pode haver cerca de 40 mil espécies no total, em todo o planeta”, disse à Agência FAPESP.

Segundo Hanner, o objetivo da iniciativa é registrar o código de barras de DNA de todas as espécies conhecidas. “No entanto, vamos ter mais trabalho do que imaginávamos, porque a diversidade parece ser mesmo maior que a mostrada por nossa lista inicial de espécies conhecidas. Esse número está sendo sistematicamente revisado e talvez cheguemos a 32 mil ou 34 mil em breve”, afirmou.

Hanner explicou que o foco inicial do projeto foram as espécies comercialmente mais importantes e aquelas que já estavam presentes em coleções de tecidos de museus. Segundo ele, é difícil prever quando o trabalho de identificação por DNA barcoding será concluído para todas as espécies.

“Temos justamente reunido mais informação sobre o que é mais comum. Portanto, o ritmo de registros declina conforme passamos a identificar as espécies menos comuns. Vamos precisar de cada vez mais esforço, à medida que começarmos a trabalhar em determinadas áreas, particularmente em ambientes de água doce, onde há muitas espécies endêmicas”, explicou.

As espécies marinhas, segundo Hanner, foram registradas prioritariamente, exatamente em virtude de seu valor comercial. “Não trabalhamos exclusivamente com espécies marinhas, mas elas foram priorizadas nessa fase inicial, porque são uma fonte de proteína importante para a maioria das pessoas. Além disso, sabemos que está havendo uma grande onda de pesca ilegal, desregulamentada e não relatada. Isso está provocando um impacto importante no gerenciamento dos estoques pesqueiros”, disse.

Evitar fraudes

Com a identificação das espécies marinhas por código de barras de DNA, Hanner acredita que será possível combater fraudes comerciais com mais eficiência.

“Como a pesca está sob pressão, vemos muita fraude de mercado, com substituição de espécies mais caras por outras mais baratas, por exemplo. A técnica de DNA barcoding, que permite identificação a partir de produtos processados, possibilitará a detecção desses padrões de fraude”, disse.

Segundo Hanner, com os avanços já feitos em relação às espécies marinhas, o projeto entra agora em uma nova fase, com foco em ecossistemas de água doce.

“Está na hora de voltar a atenção para lugares como a Amazônia. No Brasil, já temos muitas espécies identificadas, especialmente em São Paulo, mas falta avançar para o interior do país”, afirmou.

O cientista explicou que o fato de a Amazônia não ter ainda muitas espécies identificadas com a nova técnica reflete a distribuição geográfica do interesse dos pesquisadores brasileiros em DNA barcoding.

Segundo ele, a aplicação da técnica em território paulista está avançada porque no Estado há pesquisadores que começaram a trabalhar cedo com ela, como o ictiologista Cláudio Oliveira, do Laboratório de Biologia e Genética de Peixes do Instituto de Biociências de Botucatu da Universidade Estadual Paulista.

“Oliveira está envolvido com o projeto desde o início, quando foi ao nosso laboratório em Guelph para fazer sequenciamentos. Tenho certeza que logo teremos outros taxonomistas brasileiros trabalhando na Amazônia. Talvez ainda não estejam a par do que estamos fazendo, ou não tenham conseguido os fundos necessários para participar da iniciativa, mas sabemos que é questão de tempo”, indicou.

Hanner contou que uma das ambições dos projetos Fish-BOL é aumentar as interações com a comunidade científica brasileira. “Sob o guarda-chuva do desafio internacional do projeto iBOL, esperamos estimular o Brasil a desenvolver uma rede nacional e investir em uma infraestrutura taxonômica para completar suas bibliotecas de sequenciamento de referência”, disse.

“Esperamos que o Brasil seja muito ativo nesse grande projeto internacional de biodiversidade que vamos lançar em 2010, durante o Ano Internacional da Biodiversidade”, completou.

[Nina]

O complicado é colocar os peixólogos da velha guarda (e alguns da nova também) para trabalharem todos juntos... muita vaidade envolvida.

[Unknown]

Florestas em código

Há mais espécies vegetais em um hectare da Floresta Amazônica do que em todos os países da Europa juntos. Essa comparação abriu a palestra do biólogo Christopher Dick no Simpósio Internacional sobre DNA Barcoding do Programa Biota-FAPESP, realizado na semana passada na sede da Fundação.

Dick é professor do Departamento de Ecologia e Biologia Evolucionista da Universidade de Michigan, Estados Unidos, e passou cinco anos no Estado do Amazonas durante o seu doutorado.

A comparação do pesquisador teve como propósito mostrar a importância de se utilizar o método de DNA barcoding no desbravamento de novas fronteiras da taxonomia (classificação biológica) ao ampliar o número de espécies conhecidas.

DNA barcoding é um método que utiliza um trecho do DNA de cerca de 650 nucleotídeos como marcador para caracterizar espécies. Trata-se de uma sequência extremamente curta em relação à totalidade do genoma, que nos humanos, por exemplo, tem 3 bilhões de pares de bases.

O método, que tende a ser rápido e barato, pode identificar uma espécie a partir de uma pequena amostra de tecido. Por isso, tem aplicações potenciais que vão desde o combate à biopirataria até o controle de pragas e a investigação forense.

“Mas trata-se de um trabalho gigantesco. Em comparação a outros biomas, as florestas tropicais têm uma biodiversidade muito maior. São cerca de 22,5 mil espécies de árvores por hectare contra 61 na tundra canadense e cerca de 300 nas florestas temperadas da América do Norte”, disse.

Esse grande volume associado à dificuldade de deslocamento nas florestas tropicais torna o trabalho de coleta de espécies ainda mais difícil. “Para coletar flores, por exemplo, o pesquisador deve atuar na época de floradas, e, mesmo assim, elas podem estar fora de seu alcance”, disse Dick, que recomenda como prioridade classificar as espécies já conhecidas antes de identificar as desconhecidas.

Segundo o cientista, o DNA barcoding é uma ferramenta importante nessa tarefa mesmo apresentando limitações como, por exemplo, falhas em alguns dos casos, especialmente em espécies geneticamente muito próximas.

Digital biológica

“Graças à técnica, por exemplo, foi possível identificar hábitos alimentares de besouros e outros insetos herbívoros. A análise de material coletado de seus sistemas digestivos revelou as espécies vegetais das quais eles se alimentavam”, contou.

De acordo com o professor da Universidade de Michigan, o DNA barcoding também tem ajudado a eliminar ambiguidades taxonômicas ao conferir uma “impressão digital” a cada espécie, de modo que ela possa receber a mesma classificação se descoberta por pesquisadores diferentes.

Os maiores desafios para a elaboração desse grande inventário vegetal tropical vão além das técnicas utilizadas. “Há cada vez menos taxonomistas. Temos, com certeza, um gargalo nessa área”, disse Dick. Segundo ele, 1% das espécies coletadas nos trópicos são novidade para a ciência e há poucos profissionais para classificá-las.

O pesquisador norte-americano destacou também a necessidade de se manter herbários e bases de dados em bioinformática e de se investir em pesquisa de longo prazo em uma pequena e única área.

“Na reserva Ducke, em Manaus, por exemplo, foi preciso décadas para se encontrar e classificar 55 novas espécies”, disse ao se referir à reserva urbana na capital amazonense na qual realizou o doutorado.