Os avan¸cos da biologia celular e molecular

As reflex˜oes sobre o fenˆomeno da vida, sua origem e processos, emergiram em v´arias civiliza¸c˜oes e culturas, ao longo do tempo. Em um primeiro momento, o objetivo do homem em obter conhecimento sobre o mundo natural voltava-se ao desenvolvimento de t´ecnicas que garantissem sua sobrevivˆencia 1_.

Em 1833, foi sintetizada artificialmente a primeira enzima (diastase): uma nova ciˆencia, a bioqu´ımica, come¸cava a dar os primeiros passos. Em 1839, Mathias Schleiden e Schwann prop˜oem a teoria celular, que estabelecia que a c´elula ´e a unidade b´asica de constitui¸c˜ao dos organismos e que as mesmas eram produzidas por c´elulas pr´e-existentes. Em 1859 o britˆanico Charles Darwin publicava sua grande obra, A Origem das Esp´ecies, na qual descreve a sele¸c˜ao natural como mecanismo prim´ario da evolu¸c˜ao. Esta teoria se desenvolveu no que ´e agora considerado o paradigma central para explica¸c˜ao de diversos fenˆomenos na biologia. Em 1866, a gen´etica dava os seus primeiros passos gra¸cas ao trabalho do monge austr´ıaco, Gregor Mendel que formulou as leis da hereditariedade. No entanto, o seu trabalho permaneceu na obscuridade durante 35 anos.

Oswald Avery, em 1943, mostrou concludentemente que era o DNA e n˜ao as prote´ınas, que compunham o material gen´etico dos cromossomos. Em 1953, James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins e Rosalind Franklin demonstraram o funcionamento e a estrutura em dupla h´elice do DNA. Com esta descoberta, ficou claro que a informa¸c˜ao gen´etica est´a armazenada na forma de duas fitas diretamente complementares compostas por letras de um alfabeto de quatro s´ımbolos. At´e a descoberta das bases moleculares da gen´etica, os pesquisadores concentravam-se na gen´etica cl´assica, baseada nas leis de Mendel.

Em 1965, foi demonstrado que c´elulas normais em cultura dividiam-se apenas um n´umero limitado de vezes (o limite de Hayflick), envelhecendo e morrendo depois. Por volta desta data, descobriu-se que as c´elulas-tronco eram uma exce¸c˜ao a esta regra e come¸cou-se o seu estudo exaustivo. O estudo das c´elulas-tronco come¸cou a ser crucial para se entender a bio- logia do desenvolvimento, levando tamb´em `a esperan¸ca de aparecimento de novas aplica¸c˜oes m´edicas. O estudo dos organismos, da sua reprodu¸c˜ao e da fun¸c˜ao dos seus ´org˜aos, pas-

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sou a ser efetuado no n´ıvel molecular. O reducionismo constitutivo na an´alise dos processos biol´ogicos voltados ao funcionamento dos organismos, tornava-se cada vez mais triunfante e promissor. Mesmo os processos de classifica¸c˜ao cient´ıfica dos organismos passaram a utili- zar dados moleculares como as sequˆencias de DNA e RNA como caracteres importantes no processo.

As descobertas a partir da d´ecada de 50, aliadas `a descoberta da primeira enzima de restri¸c˜ao em 1968 e da t´ecnica de PCR (polymerase chain reaction) em 1983, proporcionaram o impulso da ciˆencia a que hoje ´e denominada biologia molecular.

Apesar de o processo de clonagem em plantas j´a ser conhecido h´a milˆenios, somente em 1997 o primeiro animal, a ovelha Dolly, foi clonado atrav´es do processo de transferˆencia de um n´ucleo de c´elula som´atica para o citoplasma de um ov´ocito anucleado (processo de transferˆencia nuclear). Poucos anos mais tarde, outros mam´ıferos foram clonados pelo mesmo m´etodo: c˜aes, gatos, vacas e cavalos.

Avan¸cos espetaculares tˆem ocorrido em muitas ´areas da biologia celular e molecular, contribuindo para a extraordin´aria beleza da ´area. A conclus˜ao do projeto genoma, que, atrav´es do mapeamento gen´etico, conseguiu identificar cada um dos 100 mil genes do corpo humano, foi, sem d´uvida alguma, o maior feito da ciˆencia no in´ıcio deste s´eculo. Essas descobertas revolucionaram a ciˆencia da vida e proporcionaram um desenvolvimento em tecnologias de DNA recombinante e o lan¸camento das ind´ustrias biotecnol´ogicas. E s˜ao ainda maiores as expectativas em torno do conhecimento gerado. Encontrar os mecanismos gen´eticos que interferem em doen¸cas graves como diabetes, hipertens˜ao e cˆancer, ´e um dos principais objetivos da biotecnologia.

A defini¸c˜ao de biotecnologia ´e ampla: tecnologia baseada na biologia com o uso de organis- mos vivos ou parte deles, para a produ¸c˜ao de bens e servi¸cos. Nesta defini¸c˜ao se enquadram um conjunto de atividades que o homem vem desenvolvendo h´a milhares de anos, como a produ¸c˜ao de alimentos fermentados (p˜ao, vinho, iogurte, cerveja, e outros). Por outro lado, a biotecnologia moderna ´e considerada aquela que faz uso da informa¸c˜ao gen´etica, incorporando t´ecnicas de DNA recombinante.

A biotecnologia ´e uma ´area bastante promissora e combina disciplinas tais como gen´etica, biologia molecular, bioqu´ımica, embriologia e biologia celular, com a engenharia qu´ımica, tecnologia da informa¸c˜ao, rob´otica, bio´etica e o biodireito, entre outras. Pode ser vista como a intersec¸c˜ao entre essas ´areas, como mostrado na Figura 1.2. O termo biotecnologia deveria ser empregado num sentido muito mais amplo para descrever uma completa gama de m´etodos, tanto antigos quanto modernos, usados para manipular organismos visando atender `as exigˆencias humanas.

Biologia Engenharia Química Biotecnologia Bioquímica Biologia Molecular Engenharia Bioquímica Química Industrial Figura 1.2: Biotecnologia.

quisadores de v´arias frentes de estudos (matem´atica, f´ısica, qu´ımica, biologia, engenharias, computa¸c˜ao, etc), fixados nas exigˆencias humanas, buscam metodologias cient´ıficas capazes de reproduzirem os dados biol´ogicos. A biotecnologia se fortalece com a uni˜ao dessas frentes de estudos e seu crescimento ´e bastante promissor neste s´eculo.