BIOLOGIA MOLECULAR É RECURSO IMPORTANTE PARA AUMENTAR A PRODUTIVIDADE Por: Natália Monnerat de Souza, Médica Veterinária, Mestre em Clínica Médica Por muitos anos, a seleção genética de animais e plantas foi feita sem o conhecimento dos genes responsáveis pela determinação das características das plantas e dos animais. O crescimento acelerado no campo da biotecnologia ocorreu, principalmente, a partir da década de 70 com o desenvolvimento de técnicas de manipulação do material genético (DNA). Os trabalhos nesta área, a qual ficou conhecida como Engenharia Genética e, posteriormente, tecnologia do DNA recombinante, levaram ao desenvolvimento da Biotecnologia Moderna. Mesmo assim, até recentemente, as ferramentas para a identificação de genes responsáveis por diferenças entre indivíduos ou populações ainda não estavam disponíveis. A difusão do conhecimento na área da biologia molecular tem mudado esta situação e permitido a identificação de genes em humanos, plantas e animais em estudos de associação. Crises anunciadas Em 2050, o mundo provavelmente estará vivendo sob a influência de três grandes crises anunciadas: a diminuição das reservas de petróleo, a escassez de água potável e a falta de alimentos para grande parte da população. O A base da genética foi desenvolvida com vegetais, em 1865, por Gregório Mendel Animal Business-Brasil_23
Pecuária A pecuária corresponde hoje a mais da metade da produção agrícola em países desenvolvidos e mais de um quarto em países em desenvolvimento. Em resposta ao crescimento populacional e ao padrão de consumo que se eleva conforme a renda do consumidor, a pecuária cresce mais rápido do que outros setores da agricultura. Atualmente, o aumento na produção visa não só à expansão do número de animais, mas, principalmente, ao aumento de sua eficiência. Além da seleção de animais superiores em relação às características de produção, busca- -se também o desenvolvimento de biotecnologias reprodutivas com o objetivo de aumentar o desempenho reprodutivo dos rebanhos. Apesar de algumas destas biotécnicas existirem há mais de 50 anos, nos últimos dez anos, houve um grande aprimoramento das já existentes e o desenvolvimento de novas, sendo que muitos centros de pesquisa migraram para locais mais próximos ao produtor. Atualmente, algumas técnicas já apresentam grande aplicabilidade a campo como a inseminação artificial, a sexagem de sêmen, a transferência e criopreservação de embriões e a produção in vitro de embriões, enquanto outras ainda permanecem mais restritas a centros de pesquisa como a transgenia e a clonagem. As experiências no campo da genética exigem equipamentos sofisticados estabelecimento de uma agropecuária sustentável, que preserve o meio ambiente e proporcione segurança alimentar futura, é um fator primordial para o desenvolvimento da humanidade ante as mudanças climáticas e o declínio das reservas energéticas não renováveis. Diante das previsões de crescimento populacional mundial, atingindo nove bilhões de habitantes até a metade do século XXI, existe o desafio de criar métodos avançados e eficientes para aumentar a produção de alimentos e energia renovável sem, contudo, esgotar os recursos naturais. Segurança alimentar A produção de alimentos para a população deve ser priorizada a fim de evitar riscos à segurança alimentar, especialmente em países onde os níveis básicos de fornecimento de alimentos ainda são insuficientes. O maior benefício da biotecnologia para a humanidade, entretanto, será, sem sombra de dúvidas, a produção de animais e plantas melhoradas geneticamente, fornecendo suporte para as exigências atuais e futuras de segurança alimentar, para o desenvolvimento de uma agropecuária sustentável e para a preservação dos recursos naturais. No entanto, o melhoramento genético da performance produtiva e reprodutiva em animais de ambiente tropical requer não somente a implantação das biotécnicas de reprodução, mas também o conhecimento do grau de variação genética e das correlações entre genótipos e fenótipos das características envolvidas. Estas melhorias podem ser conseguidas pela adoção e expansão do conhecimento e das metodologias existentes. Novos conhecimentos De qualquer modo, há um substancial desenvolvimento de novos conhecimentos e técnicas no campo, amplamente denominado de biotecnologia, que oferece a perspectiva de atuar diretamente no melhoramento de animais de produção. A biotecnologia abre novas oportunidades na melhora da produtividade de animais pelo aumento da qualidade da carcaça, maior desenvolvimento ponderal, maiores índices reprodutivos, melhoramento na nutrição e utilização dos alimentos, levando-se em conta a qualidade e a segurança desta produção. Por esta razão, os estudos hoje estão voltados para a elucidação dos mecanismos bioquímicos mediados pela expressão de genes específicos, responsáveis pela manifestação de determinados fenótipos de interesse, área denominada seleção assistida por marcadores, na qual algumas técnicas foram desenvolvidas e vêm sendo utilizadas com grande sucesso. Para 24_Animal Business-Brasil
a obtenção desses marcadores pode-se recorrer à busca de genes principais, onde se objetiva estudar os mecanismos fisiológicos envolvidos com a manifestação das características de produção de interesse, na tentativa de pesquisar variações de genes específicos entre indivíduos que apresentem fenótipos diferentes. Mapas genéticos baseados em marcadores moleculares e análise de regiões microssatélites também provêm ferramentas para a detecção e mapeamento de genes de importância econômica. Uma vez identificadas essas regiões e relacionadas com fenótipo de interesse torna-se possível estimar os valores das próximas gerações independentemente da observação fenotípica, o que resulta em diminuição do intervalo entre gerações. Biotecnologia Nesse cenário, a biotecnologia de animais e plantas ocupa papel central na busca de soluções para atenuar os problemas, atuais e futuros, causados pelo estilo de vida adotado pelo homem. As bases fundamentais da biotecnologia agrícola consideram a biologia molecular e as técnicas relacionadas como os eventos mais importantes da história da biotecnologia. Foi na década de 1970 que ocorreu o início das metodologias de uso do DNA recombinante e do sequenciamento do DNA que proporcionaram grandes avanços na ciência de plantas. É marcante como a biotecnologia tem revolucionado a agricultura com modernas tecnologias que nos permitem identificar e selecionar genes que codificam características benéficas para serem usados como marcadores moleculares nos processos de seleção assistida, ou ter a expressão de um determinado gene em outro organismo por transgenia e, assim, com maior precisão, obter novas características agronômicas e nutricionais desejáveis nos cultivos de plantas. Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), estima-se que há no mundo mais de 1,2 bilhão de pessoas sem acesso à água potável, representando cerca de 20% da população mundial. A agricultura é responsável por cerca de 70% do consumo de água do planeta, e o uso descontrolado de pesticidas e fertilizantes contribui para a contaminação da água de lençóis freáticos e mananciais subterrâneos. A pecuária corresponde, hoje, à mais da metade da produção agrícola nos países desenvolvidos e à mais de um quarto nos países em desenvolvimento A manipulação genética exige mãos treinadas Animal Business-Brasil_25
Para aperfeiçoar a eficiência do uso da água na agricultura, a biotecnologia atua em duas frentes: no desenvolvimento de espécies tolerantes à seca, diminuindo a irrigação intensiva e conservando a água no solo, e no melhoramento genético de variedades para resistência a pragas e doenças, reduzindo a necessidade da utilização de produtos químicos nas lavouras. Na produção de alimentos, a biotecnologia pode fornecer meios para o aumento da produção agrícola pela aplicação do conhecimento molecular da função dos genes e das redes regulatórias envolvidas na tolerância a estresse, desenvolvimento e crescimento, desenhando novas plantas. A transformação genética de plantas cultivadas possibilita a validação funcional de genes individuais selecionados, bem como a exploração direta dos transgênicos no melhoramento genético, visando à inserção de características agronômicas desejáveis. Crescimento da agricultura Segundo a FAO (2010), a previsão de crescimento do setor agrícola brasileiro até o ano de 2019 será de 40%, quando comparado ao período-base 2007-2009. Nesse mesmo período, Rússia, China e Índia não passarão os 26% de crescimento no setor, enquanto crescimentos mais modestos são esperados para Estados Unidos e Canadá (entre 10% e 15%). A União Europeia não deve ultrapassar os 4%. Essa previsão de crescimento acentuado da produção brasileira se deve, por um lado, às condições econômicas e ambientais favoráveis do país, e, por outro, à adoção massificada de culturas geradas com o auxílio da biotecnologia. Em um futuro próximo, a redução dos custos para o desenvolvimento e a adoção dos produtos da biologia molecular pode aumentar a variedade de plantas transgênicas e a sua disponibilidade para pequenos e médios produtores. A inserção de características antes ausentes na planta pode agregar valor aos seus produtos, multiplicando a renda de pequenos produtores. O desafio que se coloca agora é o de saber tirar partido da informação fornecida pelo sequenciamento dos genomas das culturas para identificar os genes responsáveis pelas características desejadas para se conseguir uma maior e melhor produção de alimentos. O maior benefício da biotecnologia para a humanidade é a produção de animais melhorados geneticamente 26_Animal Business-Brasil
Na produção de alimentos, a biotecnologia pode fornecer meios para o aumento da produção agrícola pela aplicação do conhecimento molecular dos genes Desafios Portanto, alguns importantes desafios colocados à alteração das plantas podem ser resolvidos, pelo menos em parte, manipulando de forma correta o seu próprio genoma, sem necessidade da introdução de genes de outras espécies. Sem dúvida que a engenharia genética permite eliminar a dependência da variabilidade genética existente na espécie em causa, pela transferência de genes de espécies diferentes, até provenientes de organismos de outros reinos, criando espécies transgênicas. O número destas espécies tem estado em constante crescimento e poderá, em breve, incluir muitas das principais culturas agrícolas, à medida que avançam as metodologias para inserção de genes. Há uma grande batalha em curso entre opositores e defensores dos organismos transgênicos, mas é inquestionável que estes têm o potencial de aumentar a produtividade das culturas sem a utilização de agroquímicos poluentes, por um lado, mas também o de melhorar o valor nutritivo dos alimentos. Esta tecnologia pode oferecer novas oportunidades para se conseguir uma indispensável segurança alimentar a nível mundial que não se devem desperdiçar, sem prejuízo de se dever estar atento e alerta a eventuais perigos que transportem consigo. Infelizmente, a discussão das aplicações da biologia molecular à agricultura têm-se centrado, quase exclusivamente, na problemática dos transgênicos, mas é chegada a altura de olhar com outra abrangência para esta nova área do conhecimento e certamente que os resultados para a humanidade serão gratificantes. O melhoramento genético de plantas, agora bem fortalecido com refinadas ferramentas biotecnológicas diante de um rico manancial de genomas tropicais funcionais, traduz-se em um dos principais campos para o desenvolvimento de uma agricultura saudável e competitiva. Nesse sentido, os organismos trangênicos podem se constituir na nova face feliz do Brasil. Plantas que funcionam como biofábricas ou biorreatores podem ser modificadas para que produzam enzimas, vacinas, anticorpos e proteínas terapêuticas, para o setor médico, indústria farmacêutica e para a saúde animal. É uma técnica viável e econômica, e pode-se produzir em grande escala. Aumento da produtividade No futuro, os ganhos de produção têm de ser conseguidos fundamentalmente por aumentos da produtividade das culturas, pois não existe grande reserva de terra por cultivar, devendo ter-se o cuidado, no entanto, de salvaguardar a qualidade do ambiente. A biologia molecular, ao possibilitar a compreensão da base genética da produtividade dos animais e plantas e a regulação da expressão dos genes envolvidos, vem abrir uma excelente opção que não pode ser ignorada se quisermos satisfazer, de forma sustentável, a procura global crescente de alimentos. Animal Business-Brasil_27