Ciência

Colisão de asteroides

Ao colidirem, há bilhões de anos, alguns asteroides formaram famílias compostas por fragmentos com até centenas de quilômetros, que compartilham órbitas semelhantes.

Outros asteroides, ao entrarem em um estado de rotação muito rápida, denominada rotação crítica, desprenderam fragmentos de rocha pouco massivos, com até alguns quilômetros de diâmetro, dando origem aos chamados grupos de fissão rotacional.

Até então, os grupos de fissão conhecidos não estavam relacionados com as famílias de colisão. Um estudo feito por pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Guaratinguetá, por meio de um projeto apoiado pela FAPESP, indicou, porém, que alguns deles podem ter sido originados justamente de famílias de asteroides colisionais.

Os resultados do estudo, que teve participação de pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e da Université de la Côte d’Azur, da França, foram publicados na revista Nature Astronomy.

“Essas descobertas mudam a maneira como se entendia a formação de famílias de asteroides”, disse Valério Carruba, professor da Unesp de Guaratinguetá e coordenador do projeto, à Agência FAPESP.

“Até então se achava que uma família de asteroides era formada a partir de uma colisão e que os fragmentos poderiam evoluir por mecanismos gravitacionais ou não gravitacionais, permanecendo com, mais ou menos, o mesmo tamanho. Agora, observamos que a colisão não é um evento pontual e que pode gerar a formação em cascata de outros grupos”, disse Carruba.

A fim de tentar identificar possíveis grupos de fissão no interior de famílias de asteroides geradas por colisões foram selecionadas quatro famílias de asteroides jovens, formadas há menos de 4 milhões de anos: Jones, Kazuya, 2011 GB11 e Lorre.

Para identificá-las foram usados métodos de reconhecimento de famílias de asteroides baseados em simulações dinâmicas de reversão de tempo, algoritmos de agrupamento de aprendizado de máquina e dados astrométricos – de posição de órbita –, obtidos a partir de observações de objetos do Sistema Solar pela missão espacial Gaia, da Agência Espacial Europeia (ESA, na sigla em inglês).

Análises da estrutura interna dessas quatro famílias de asteroides colisionais extremamente jovens permitiram identificar vários subgrupos em seu interior.

Ao estudá-las, os pesquisadores estimaram que 6,3% da população da família 2001 GB11, 6,7% da Jones e 13,6% da família Lorre são membros de uma subfamília secundária ou terciária, como são definidos, respectivamente, subconjuntos de asteroides formados durante a primeira colisão de um asteroide e de fragmentos dessas rochas gerados em colisões subsequentes.

Ao comparar as porcentagens de membros de famílias secundárias e terciárias com as de outras famílias de asteroides com idade maior que 100 milhões de anos, constatou-se que nessas famílias a fração de subgrupos de fissão detectáveis é menor que 5%. “Provavelmente isso tem relação com o mecanismo de formação das famílias de asteroides primárias”, disse Carruba.

Momentaneamente visíveis

Ao serem formadas, as famílias de asteroides também geram uma série de fragmentos em estado de rotação acelerada por causa da colisão ou por efeitos não gravitacionais, como o de emissão da luz do Sol, conhecida como efeito Yorp, observados em famílias mais antigas. Segundo Carruba, esses fragmentos se despedaçaram e formaram uma série de grupos de fissão que só são visíveis por um determinado período.

“Depois de 5 a 10 milhões de anos, no máximo, esses grupos de fissão começam a se separar e não podem mais ser detectados pelos métodos que costumamos utilizar. Por isso, há uma série de grupos de fissão que se formaram no passado e que não são mais detectáveis”, disse o pesquisador.

Carruba explica que ainda não há estimativas do período de rotação de muitos asteroides integrantes de famílias de colisão. “Esse dado permitiria averiguar quais deles também poderiam ser membros de grupos de fissão”, disse.

O artigo The population of rotational fission clusters inside asteroid collisional families (DOI: 0.1038/s41550-019-0887-8), de V. Carruba, F. Spoto, W. Barletta, S. Aljbaae, Á. L. Fazenda e B. Martins, pode ser lido por assinantes da Nature Astronomy em www.nature.com/articles/s41550-019-0887-8.

Elton Alisson
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Vasos sanguíneos da retina de um camundongo com retinopatia

Pesquisadores identificaram uma assinatura genética com valor prognóstico capaz de prever a sobrevida de pacientes com certos tipos de câncer de mama. A descoberta leva também a uma melhor compreensão sobre os mecanismos moleculares de um processo de vascularização conhecido como angiogênese patológica, essencial para o desenvolvimento de diversas doenças.

A pesquisa, publicada na revista PLOS Genetics, combinou estudo sobre genes envolvidos na retinopatia patológica – lesões oculares que também servem como modelo para o estudo de angiogênese – e dados da expressão gênica (transcritoma) de bancos de dados públicos sobre o câncer de mama.

Realizado por pesquisadores do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP) em colaboração com o Instituto de Pesquisa do Câncer de Ontário (OICR, da sigla em inglês), no Canadá, o estudo contou com apoio da FAPESP .

“Identificamos um conjunto de genes cuja expressão no câncer de mama se correlaciona com o grau de vascularização (angiogênese) patológica do tumor. Trata-se, portanto, de uma assinatura gênica para a angiogênese que é prognóstica e mais robusta que as assinaturas identificadas anteriormente, dada a correlação existente entre a angiogênese e os tumores de modo geral”, disse Ricardo Giordano , professor do IQ-USP e autor do estudo.

No estudo, os pesquisadores brasileiros identificaram 153 genes alterados entre retinas normais e retinas patológicas em camundongos. A partir dessa lista foram identificados 149 genes humanos equivalentes. O resultado foi utilizado como base da pesquisa sobre a assinatura gênica, com a parceria do grupo canadense. Para isso o grupo utilizou um banco de dados com informações de pacientes com câncer de mama. Desse total, 11 genes-chave envolvidos na angiogênese patológica foram os que tiveram o melhor desempenho para uma assinatura de prognóstico.

Câncer de mama e retinopatia têm em comum o processo de angiogênese. “O fato de essas duas doenças compartilharem esse processo e de a angiogênese ser fundamental para desenvolvimento de cânceres nos levou a tentar fazer a ponte entre retinopatia e câncer de mama”, disse João Carlos Setubal João Carlos Setubal , coordenador do Programa Interunidades de Pós-Graduação em Bioinformática da USP, também autor do artigo.

Segundo os pesquisadores, o motivo de o estudo ter sido feito especificamente com câncer de mama está na disponibilidade de dados dessa doença. “Precisávamos ter acesso a dados públicos em vasta quantidade, pois existe muita variação de pessoa para pessoa. E justamente para câncer de mama havia um conjunto de dados disponível para nosso estudo, com informações de 2 mil pacientes”, disse Setubal.

De acordo com Setubal, para detectar a assinatura foi necessário realizar um sofisticado processamento computacional dos dados gerados em laboratório, uma área conhecida como bioinformática. O trabalho foi desenvolvido em parceria com os pesquisadores canadenses do OICR. O aluno de doutorado Rodrigo Guarischi de Sousa , também autor do estudo, criou o programa que testou os 149 genes humanos como possíveis componentes da assinatura para pacientes com câncer. Essa parte do estudo foi realizada por meio de bolsa estágio de pesquisa no exterior apoiado pela FAPESP, sob a coordenação de Paul C. Boutros, no OICR.

Atualmente Boutros é pesquisador no Departamento de Genética Humana na Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA), e Guarischi de Sousa se formou e trabalha na empresa Dasa, em São Paulo.

A partir dessa assinatura os pesquisadores pretendem encontrar aplicações, sobretudo em terapias contra o câncer de mama. “Nosso objetivo agora é dar continuação ao estudo da angiogênese no câncer. Estamos interessados em identificar genes nessa lista que possam ser alvo para o desenvolvimento de novas drogas ou reaproveitamento de drogas existentes”, disse Giordano.

Da retinopatia ao câncer de mama

A descoberta da assinatura de prognóstico para o câncer de mama é fruto de um longo estudo que teve início em 2010, por meio de uma bolsa de pesquisa do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), quando Giordano iniciou os estudos sobre transcriptoma (dados referentes a genes expressos) e proteoma (proteínas) da retina angiogênica.

“Como resultado desse estudo, implantamos no laboratório um modelo em camundongos para o estudo de retinopatia. O modelo em camundongos é importante, pois é difícil estudar a formação de vasos sanguíneos fora de tecidos vivos. Portanto, só com este modelo é possível induzir e estudar em laboratório uma retinopatia, modulando o nível de oxigênio, e fazer estudos referentes à angiogênese”, disse Giordano.

Com base em amostras dos camundongos, os pesquisadores puderam investigar as diferenças entre a formação de vasos em condições fisiológicas (que ocorrem normalmente) e em condições patológicas. “Verificamos quais genes eram expressos pelas células endoteliais (que cobrem os vasos sanguíneos) nas duas condições, sempre procurando por aqueles genes que são mais expressos numa condição em relação à outra ou vice-versa”, disse Giordano.

Um elemento essencial no experimento foi a variação de oxigênio nas câmaras onde estavam os camundongos recém-nascidos. Nas câmaras com 75% de oxigênio os camundongos tiveram retinopatia, ao passo que no ar ambiente (20% de oxigênio) a retina se desenvolveu normalmente. A descoberta dos mecanismos que permitem às células detectarem a presença de oxigênio foi o tema do prêmio Nobel de Medicina de 2019, que agraciou os pesquisadores William G. Kaelin Jr., Peter J. Ratcliffe e Gregg L. Semenza.

Assinatura de prognóstico referente a genes expressos

É importante ressaltar que a assinatura gênica para a angiogênese poderá ter uma possível aplicação clínica muito diferente daquela do gene marcador BRCA1. O gene – assim como o BRCA2 – ficou conhecido mundialmente em 2013, quando a atriz norte-americana Angelina Jolie se submeteu a duas mastectomias após ter descoberto, a partir de um exame, mutações específicas neste gene, indicando que teria risco de 87% de desenvolver câncer de mama.

“O BRCA1 é um gene do genoma. Uma mulher com mutações nesse gene tem maior risco de desenvolver a doença, porém ela não necessariamente vai desenvolver câncer de mama. Portanto a presença do gene com mutações serve para ajudar a prever o aparecimento da doença. A assinatura do nosso estudo se mostrou promissora para prever o desenvolvimento da doença depois que ela de fato apareceu”, disse Setubal.

O artigo A transcriptome-based signature of pathological angiogenesis predicts breast cancer patient survival (doi:10.1371/journal.pgen.1008482), de Rodrigo Guarischi-Sousa, Jhonatas S. Monteiro, Lilian C. Alecrim, Jussara S. Michalolski, Laura B. Cardeal, Elisa N. Ferreira, Dirce M. Carraro, Diana N. Nunes, Emmanuel Dias-Neto, Juri Reimand, Paul C. Boutros, João C. Setubal and Ricardo J. Giordano, pode ser lido em https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008482.

Maria Fernanda Ziegler
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Simulação computacional

Transições de fase clássicas ocorrem quando determinados parâmetros, como a temperatura ou a pressão, variam. Os exemplos mais conhecidos são as transições de fase da água, passando do estado sólido para o líquido e do líquido para o gasoso, com a elevação da temperatura. Já as transições de fase quânticas ocorrem sem a variação desses parâmetros. Ao contrário, as mais notáveis acontecem em temperaturas estáveis extremamente baixas, próximas do zero absoluto, em patamares da ordem do nanokelvin ou até do picokelvin.

Um estudo, realizado na Universidade Estadual Paulista (Unesp), no campus de Araraquara, investigou uma transição específica na qual o material muda radicalmente de comportamento em relação à condutividade elétrica, passando de superfluido ou supercondutor a isolante.

Artigo a respeito, assinado por Guilherme Arantes Canella e sua orientadora, Vivian Vanessa França, foi publicado em Scientific Reports: “Superfluid-Insulator Transition unambiguously detected by entanglement in one-dimensional disordered superfluids”.

O estudo “Teoria do funcional da densidade e aplicações em sólidos e átomos frios”, conduzido por França, recebeu auxílio da FAPESP por meio do programa Apoio a Jovens Pesquisadores.

“A transição foi possibilitada por meio de desordem, isto é, da inclusão de impurezas no material ou de modificações aleatórias no espaçamento entre os átomos”, disse França à Agência FAPESP.

O aumento da desordem e o monitoramento das respostas do material foram feitos por meio de simulação computacional. Vale lembrar que os estudos na área se dão tanto no âmbito da ciência básica, para o entendimento dos processos físicos envolvidos, quanto, mais até, no âmbito da ciência aplicada, para tirar proveito prático dessas transições para a criação de novas tecnologias.

“Projetamos cadeias unidimensionais, às quais fomos acrescentando desordem. O primeiro passo foi vencer um grande desafio computacional. Porque a desordem não pode ser acrescentada a um sítio específico. Caso isso acontecesse, ela não seria aleatória. É preciso simular muitas configurações possíveis e fazer a média, o que exige uma grande quantidade de cálculos bastante complexos. O método que possibilitou superar esse desafio computacional foi a Teoria do Funcional de Densidade”, afirmou a pesquisadora.

A Teoria do Funcional de Densidade (DFT, do inglês Density Functional Theory), é um modelo simplificado, derivado da mecânica quântica, utilizado em física dos sólidos e em química teórica para resolver sistemas de muitos corpos (leia mais sobre a DFT em reportagem publicada na Agência FAPESP).

“Mesmo com o uso da DFT, foram necessários cerca de 70 dias de processamento computacional para gerar os pontos que apresentamos no artigo. Por meio de cálculos exatos, que são possíveis, porém muito mais demorados e custosos, precisaríamos de 115 anos”, comentou França.

A pesquisadora informou que ela e Canella, seu orientando de doutorado, trabalharam com um material genérico, mas sujeito a algumas considerações. “Simulamos sistemas praticamente unidimensionais, como nanofios, constituídos por férmions, e exploramos todos os possíveis parâmetros, para investigar a transição de fase superfluido-isolante”, disse.

Modelo Padrão

Cabe abrir aqui um pequeno parêntese. No chamado Modelo Padrão, todas as partículas são férmions ou bósons. Férmions são partículas com spin semi-inteiro, que obedecem à estatística de Fermi-Dirac. Por exemplo, o próton, o elétron e o próprio átomo. Bósons são partículas com spin inteiro, que obedecem à estatística de Bose-Einstein. Por exemplo, o fóton. Nas extensões do Modelo Padrão que incluem supersimetria, para cada férmion adiciona-se um bóson como parceiro e vice-versa.

No estudo em pauta, a interação entre os férmions é descrita pelo modelo de Hubbard unidimensional. “O que encontramos foi que a transição pode ser obtida por meio da variação de três parâmetros: aumentando a intensidade das impurezas, aumentando a concentração de impurezas ou diminuindo a densidade de partículas”, afirmou a pesquisadora.

Localização ordinária

Uma pergunta importante que o estudo pretendeu responder foi se a transição de fase quântica afetava o emaranhamento das partículas. Emaranhamento é a característica mais exótica da mecânica quântica – aquela que não tem nenhum análogo clássico. Estados emaranhados são tais que qualquer intervenção feita em um deles afeta instantaneamente o outro, mesmo que não haja contiguidade espacial entre eles.

A preservação do emaranhamento pelo maior intervalo de tempo possível é uma questão-chave para o desenvolvimento da computação quântica. “Nosso estudo mostrou que todos os três casos [intensidade da desordem, concentração de impurezas ou densidade de partículas] afetam o emaranhamento”, contou França.

“Verificamos também que a transição pode resultar em dois tipos de isolantes. Isso é algo que, até o ponto em que sabemos, não havia sido registrado ainda pela literatura”, prosseguiu.

“Uma das características dos isolantes é o fato de as partículas serem bem localizadas na amostra, em contraste com a delocalização do supercondutor. Verificamos que existe o que chamamos de ‘localização ordinária’, na qual as partículas se localizam, mas, por causa da topologia da amostra, ainda mantêm alguma delocalização. E isso faz com que o emaranhamento passe a ser constante, como deveria ser no caso de um isolante, mas assuma um valor finito, diferente de zero. E existe também o que chamamos de ‘localização completa’. Nesta, as partículas ficam completamente localizadas, e atingem emaranhamento nulo”, explicou.

Muitas controvérsias registradas na literatura decorriam do fato de a existência dos dois tipos de isolantes não ter sido até então considerada. Os autores discorriam sobre coisas distintas, e isso gerou resultados contraditórios. Foi uma importante contribuição do estudo colocar essa dualidade em evidência.

“A localização ordinária acontece sem necessidade de uma intensidade mínima de desordem, está associada a uma transição menos abrupta e pode ser alcançada por meio de qualquer um dos três parâmetros. Já a localização completa requer uma intensidade mínima e só pode ser alcançada por meio dos parâmetros concentração e densidade”, concluiu França.

O artigo Superfluid-Insulator Transition unambiguously detected by entanglement in one-dimensional disordered superfluids pode ser acessado em www.nature.com/articles/s41598-019-51986-0.

Para saber mais sobre o grupo de pesquisa ou sobre oportunidades de mestrado e doutorado na área, acesse: www.iq.unesp.br/#!/departamentos/fisico-quimica/docentes/vivian-v-franca.

José Tadeu Arantes
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

mexilhões

Um estudo realizado em seis praias do Guarujá (SP) sugere que a urbanização pode ser um fator indutor de estresse não apenas para os humanos, mas também para os mexilhões.

Pesquisadores da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), em Santos, e da University of New South Wales, na Austrália, encontraram uma correlação direta entre o grau de urbanização, a contaminação do mar por metais e o possível estresse metabólico que esses contaminantes causam em mexilhões que vivem nessas praias. O estudo, apoiado pela FAPESP, foi publicado no Marine Pollution Bulletin.

O grupo coletou, em seis praias do Guarujá, mexilhões da espécie Mytilaster solisianus, que vive em grandes aglomerados fixada nos costões rochosos. O molusco não é consumido por humanos, mas tem uma característica semelhante à de outras espécies de interesse econômico: filtra a água ao redor para absorver as partículas presentes, que servem de alimento. Por isso, é bastante vulnerável à contaminação.

O experimento mostrou, como esperado, que os animais aumentam a filtração quando a concentração de partículas na água é alta. Diferentemente de estudos feitos por outros grupos, porém, a atividade se manteve alta quando havia poucas partículas (pouco alimento), mas uma concentração alta do chamado grupo cobre, níquel e zinco.

Como são quimicamente bastante parecidos, não há como distinguir esses três metais nas análises. Sabe-se, porém, que o cobre tem efeitos nocivos em diferentes organismos, por isso o interesse no grupo.

O comportamento dos moluscos não foi alterado quando expostos a partículas de ferro e manganês. Os animais foram coletados nas praias de Guaiúba, Astúrias, Morro do Maluf, Mar Casado, Sorocotuba e Iporanga.

“Eles podem estar sob um estresse metabólico, buscando mais alimentos e fazendo mais trocas gasosas em uma tentativa de recuperar energia, perdida ao tentar eliminar os poluentes”, disse Ronaldo Christofoletti, professor do Instituto do Mar (IMar) da Unifesp e supervisor do estudo.

A pesquisa integra o projeto “Força de interações ecológicas e a mediação ambiental em sistemas costeiros”, apoiado pela FAPESP na modalidade Auxílio Regular.

O artigo tem como primeira autora Aline Sbizera Martinez, que realiza pós-doutorado no IMar-Unifesp com bolsa da FAPESP.

Para confirmar a hipótese de um maior estresse metabólico, Martinez realiza agora novos testes que incluem, além da taxa de filtração, medidas de excreção e respiração.

“Quando estão mais estressados, além de filtrar mais, esses animais tendem a excretar e a respirar com mais intensidade. Com essas três medidas, vamos calcular o chamado índice de espaço para crescimento [scope for growth]. Basicamente, ele indica quanto de energia sobra para o animal crescer. Faremos essas medições para detectar se realmente o grupo cobre, níquel e zinco está gerando um efeito fisiológico nos mexilhões”, disse Martinez.

Os pesquisadores mediram ainda a biomassa da fauna associada a essas colônias, formada por animais que se alimentam dos dejetos dos mexilhões. Apesar de os moluscos excretarem mais quando expostos aos metais – afinal, estão se alimentando de forma mais intensa –, a contaminação não alterou a quantidade de animais que normalmente acompanha os mexilhões. Agora, os pesquisadores querem medir se a contaminação afeta a diversidade de espécies dessa fauna associada.

Diferenças na medição

Uma das diferenças do trabalho publicado agora para os realizados anteriormente por outros grupos foi a forma de fazer os experimentos para medir a filtração. Os anteriores, que observaram diminuição quando o ambiente tinha partículas de metais, foram feitos em laboratório, com animais provenientes de áreas relativamente limpas e submetidos a diferentes quantidades de partículas de metais. Os experimentos da Unifesp, por sua vez, foram realizados no próprio local da coleta.

“Esses estudos nos davam um pressuposto de que, quando aumenta a quantidade de poluentes, a filtração diminui. Mas quando fizemos o experimento em campo, no ambiente em que esses animais vivem, a filtração aumentou mesmo com a contaminação alta”, disse Christofoletti.

O experimento consistia em colocar em um balde com quatro litros de água do local de coleta vários mexilhões – 100 cm2, mais ou menos, retirados dos indivíduos presos às rochas.

Os pesquisadores mediam, então, a quantidade de partículas presentes na água imediatamente após os moluscos serem depositados e uma hora depois. A diferença entre as duas medições equivalia à quantidade de partículas retidas pelos mexilhões.

“Em nosso experimento, analisamos animais que estão naquele ambiente, usando a mesma água em que vivem. Eles estão adaptados a uma quantidade maior de partículas desses metais. Coletá-los de uma área prístina para depois acrescentar os metais pode ser um grande choque para os mexilhões. É de se esperar que eles parem de filtrar em um primeiro momento”, explicou.

Efeitos da proximidade do porto

Bastante presente nas águas da Baía de Santos, o grupo de metais formado pelo cobre, níquel e zinco está diretamente ligado à presença do porto naquela área, o maior da América Latina. Parte da composição de tintas anti-incrustantes usadas em navios, esses metais também são encontrados em produtos de uso corrente, como xampu, óleos de carro e mesmo na poluição atmosférica, que se mistura na chuva e chega às galerias de águas pluviais que deságuam nas praias.

A Baixada Santista tem ainda um dos maiores complexos industriais do país e uma grande área urbanizada, com nove cidades altamente populosas e um total de 1,85 milhão de habitantes. Não por acaso, os pesquisadores encontraram uma relação direta entre o grau de urbanização e os níveis desses metais nos moluscos.

Usando imagens do Google Earth, os pesquisadores verificaram quais bairros escoavam suas águas pluviais em cada uma das seis praias analisadas. Em seguida, mediram a taxa de cobertura urbana usando um software especial. Quanto mais urbanizada a área, maior a contaminação na praia correspondente.

“Há uma relação direta entre urbanização e a contaminação dos organismos. Era algo esperado, mas agora temos evidência para o nosso litoral”, disse Martinez.

Os pesquisadores esperam que as pesquisas sirvam como subsídios para políticas públicas na região, a fim de diminuir o impacto da atividade humana nos ecossistemas costeiros e marinhos.

O artigo Functional responses of filter feeders increase with elevated metal contamination: Are these good or bad signs of environmental health? (doi: 10.1016/j.marpolbul.2019.110571), de Aline S. Martinez, Mariana Mayer-Pinto e Ronaldo A. Christofoletti, pode ser lido em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0025326X19307155.

André Julião
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

cana-de-açúcar

Um grupo internacional liderado por pesquisadores brasileiros concluiu o sequenciamento mais completo já feito do genoma da cana-de-açúcar comercial. No total, foram mapeados 373.869 genes, o que corresponde a 99,1% do total.

O trabalho é resultado de quase 20 anos de pesquisas apoiadas pela FAPESP e abre caminho para o melhoramento genético da cultura mais produzida no mundo em toneladas, segundo a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO).

O artigo publicado na revista GigaScience tem como primeiras autoras Glaucia Mendes Souza, professora do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP) e coordenadora do Programa BIOEN da FAPESP, e Marie-Anne Van Sluys, professora do Instituto de Biociências da USP e membro da Coordenação Adjunta de Ciências da Vida da FAPESP.

“É a primeira vez que a grande maioria dos genes da cana é visualizada. Em projetos anteriores, de vários grupos de pesquisa, as sequências estavam montadas de maneira colapsada, por falta de uma ferramenta de montagem adequada. Portanto, eram apenas uma aproximação”, disse Souza, que coordena o Projeto Temático “Redes regulatórias e sinalização associadas à cana energia”.

“Esse conhecimento abre diversas possibilidades, desde aplicações em biotecnologia e melhoramento genético até edição gênica [substituição ou eliminação de genes com funções específicas]”, disse Van Sluys, que coordena o Projeto Temático “Contribuição de genes, genomas e elementos de transposição na interação entre plantas e micro-organismos: estudo de caso em cana-de-açúcar”.

Desafios

Como explicaram as pesquisadoras, sequenciar o genoma da cana não é uma tarefa fácil e ainda não há previsão de quando será possível mapear a parte que ficou faltando no estudo (0,9%). Resultado de cruzamentos realizados ao longo de alguns milênios entre diferentes variedades de duas espécies – Saccharum officinarum e S. spontaneum, a cana-de-açúcar cultivada hoje tem um material genético bastante complexo.

Composto por 10 bilhões de pares de bases, distribuídos entre 100 e 130 cromossomos, o genoma da cana demanda uma grande capacidade computacional para, de um lado, unir os pedaços sequenciados de DNA e, do outro, manter separados os cromossomos homólogos (pares com informações genéticas semelhantes às herdadas dos progenitores). Para se ter uma ideia, o genoma do trigo tem 17 bilhões de pares de bases divididos em 46 cromossomos. O genoma humano, por sua vez, tem 3,2 bilhões de pares de bases também organizados em 46 cromossomos.

Embora a tecnologia disponível no início do projeto já permitisse a produção de sequências longas, estas eram produzidas a partir de fragmentos menores. Para fazer a montagem do genoma a partir dessas sequências, foi necessária uma grande capacidade de processamento computacional, fornecida pela Microsoft.

O desafio de sequenciar o genoma completo da cana foi determinado ainda no início do Programa BIOEN, em 2008. Depois de assistir a uma palestra de Souza, em uma conferência promovida pela Microsoft e pela FAPESP em 2014, David Hackerman, pesquisador do Microsoft Research Institute, em Los Angeles, ficou fascinado com os desafios computacionais envolvidos na iniciativa e propôs à empresa uma colaboração com a FAPESP, que veio na forma do projeto “Desenvolvimento de um algoritmo para a montagem do genoma poliploide de cana-de-açúcar”, coordenado por Souza e apoiado no âmbito do Programa Pesquisa em Parceria para Inovação Tecnológica (PITE-FAPESP). O projeto possibilitou a entrada de outros parceiros como Bob Davidson, à época pesquisador da Microsoft sediado na unidade de Seattle e, atualmente, na Amazon.

Com o sequenciamento publicado agora, pela primeira vez foi possível identificar a diversidade nas sequências dos promotores – regiões dos genes que controlam sua expressão.

“Apesar de em alguns casos os genes serem 99,9% idênticos, podemos observar diferenças em seus promotores, que ajudam a determinar se as cópias são originárias do ancestral S. officinarum ou S. spontaneum”, disse Souza.

A revelação permite estudos, por exemplo, das funções das diferentes cópias no aumento da produtividade e no aumento de açúcar e de fibra. Além disso, possibilita verificar quais cópias podem estar conferindo vantagens aos diferentes genótipos selecionados pelos programas de melhoramento de variedades de cana para açúcar e para energia.

“O resultado confirma a liderança do Brasil e do Estado de São Paulo na pesquisa sobre essa planta tão importante para o país. Reflete também a antecipação da comunidade de pesquisa em São Paulo e da FAPESP quanto ao desafio de aprender sobre o genoma da cana, de modo a extrair um conhecimento que leve a um aumento de eficiência e de produtividade. Sempre é bom lembrar que a pesquisa sobre cana é um dos fatores que levaram o Brasil a realizar algo que nenhum país de tamanho similar conseguiu até hoje: ter 40% de sua energia total produzida de forma renovável e com baixa emissão de carbono”, afirmou Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor científico da FAPESP.

Histórico

A variedade SP80-3280 foi escolhida para sequenciamento por ser a que tem a maior quantidade de dados disponíveis na literatura científica. Durante o Projeto Genoma Cana – conhecido como Projeto FAPESP Sucest, que durou de 1999 a 2002 –, 238 mil fragmentos de genes funcionais dessa variedade já haviam sido parcialmente sequenciados (leia mais em: revistapesquisa.fapesp.br/2012/08/22/o-mapa-da-cana).

Atualmente, a SP80-3280 está entre as 20 variedades de cana mais cultivadas no Estado de São Paulo. Além disso, faz parte da genealogia de diversas variedades comerciais, pois é usada nos novos cruzamentos. Esse cultivar apresenta boa produtividade agrícola e brotação de soqueira (raízes que sobram após o corte), sendo uma das opções para colheita tardia no final da safra no Estado de São Paulo.

“O conhecimento obtido para essa variedade pode ser aplicado no estudo de outros genótipos, principalmente na descoberta de genes que controlam o acúmulo de biomassa”, explicou Augusto Lima Diniz, coautor do estudo que, atualmente, realiza estágio no Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL), nos Estados Unidos, como parte de seu pós-doutorado no IQ-USP.

Recentemente, Souza e Van Sluys participaram de uma equipe internacional que sequenciou o genoma da S. spontaneum, ancestral que corresponde a cerca de 10% a 15% do genoma da cana-de-açúcar comercial – S. officinarum contribuiu com os outros 80% a 85%. Os 5% restantes são cromossomos recombinantes desses dois progenitores. O estudo foi publicado na Nature Genetics.

Em 2018, Van Sluys foi uma das autoras de um artigo com os resultados do mapeamento de cerca de metade do genoma monoploide da cana (apenas um cromossomo de cada par).

A partir das informações obtidas no sequenciamento atual, o grupo da USP desenvolve ferramentas para o melhoramento genético da cana e testa diferentes genes candidatos em plantas transgênicas. Também realiza estudos de genômica comparativa de grandes famílias de genes, com o objetivo de compreender sua contribuição nas diversas variedades de cana usadas nos programas de melhoramento do país. O objetivo é encontrar genes que possam aumentar a produtividade e a tolerância à seca, além de possibilitar o desenvolvimento de novos compostos a partir da cana.

“Estamos ainda disponibilizando para a comunidade um Genome Browser, ferramenta que permite buscar os genes de interesse e analisar as sequências em comparação com os sequenciamentos anteriores. Será algo de grande valia para projetos de biotecnologia não somente de cana, mas também de outras plantas cultivadas”, disse Souza.

O artigo Assembly of the 373K gene space of the polyploid sugarcane genome reveals reservoirs of functional diversity in the world’s leading biomass crop (doi: https://doi.org/10.1093/gigascience/giz129), de Glaucia Mendes Souza, Marie-Anne Van Sluys, Carolina Gimiliani Lembke, Hayan Lee, Gabriel Rodrigues Alves Margarido, Carlos Takeshi Hotta, Jonas Weissmann Gaiarsa, Augusto Lima Diniz, Mauro de Medeiros Oliveira, Sávio de Siqueira Ferreira, Milton Yutaka Nishiyama-Jr., Felipe ten Caten, Geovani Tolfo Ragagnin, Pablo de Morais Andrade, Robson Francisco de Souza, Gianlucca Gonçalves Nicastro, Ravi Pandya, Changsoo Kim, Hui Guo, Alan Mitchell Durham, Monalisa Sampaio Carneiro, Jisen Zhang, Xingtan Zhang, Qing Zhang, Ray Ming, Michael C. Schatz, Bob Davidson, Andrew Paterson e David Heckerman, pode ser lido em: academic.oup.com/gigascience/article/8/12/giz129/5647371.

André Julião
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

bactéria oportunista

Um grupo de pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) descreveu um sistema presente em uma espécie de bactéria oportunista, encontrada em ambientes hospitalares, capaz de injetar um coquetel de toxinas e eliminar completamente outras bactérias competidoras. A descoberta pode ajudar, futuramente, no desenvolvimento de novos compostos antimicrobianos.

O estudo, apoiado pela FAPESP, foi publicado na PLOS Pathogens por pesquisadores do Instituto de Química e do Instituto de Ciências Biomédicas, ambos da USP.

Os pesquisadores descobriram que a bactéria Stenotrophomonas maltophilia, ao competir com outros microrganismos por espaço e alimento, utiliza um sistema de secreção que produz um coquetel de toxinas para ser injetado nas rivais. Além disso, os pesquisadores caracterizaram uma das 12 proteínas que compõem o coquetel – Smlt3024 – e observaram que a molécula, sozinha, é capaz de diminuir consideravelmente o ritmo de replicação de outras bactérias.

“Acreditamos que essas toxinas possam ser exploradas como uma forma de tratamento no futuro. Como antibióticos podem vir de outras bactérias, estamos explorando esse arsenal que as próprias bactérias usam para matar outras espécies”, disse Ethel Bayer-Santos, pesquisadora do ICB-USP.

O trabalho é parte do seu projeto de pós-doutorado no IQ-USP, que teve apoio da FAPESP. Atualmente, a pesquisadora conta com Auxílio à Pesquisa na modalidade Apoio a Jovens Pesquisadores.

“O sistema de secreção do tipo 4 [T4SS, na sigla em inglês], como é chamado, é um dos existentes em bactérias e serve para secretar proteínas e DNA em outras células ou no meio extracelular. Recentemente, mostramos que ele está presente em um patógeno de cítricos, a Xanthomonas citri. Agora, o encontramos nessa bactéria, que originalmente vive no solo, mas pode se tornar um patógeno oportunista em ambientes hospitalares”, disse Shaker Chuck Farah, professor do IQ-USP e coordenador do estudo.

A pesquisa está vinculada a dois Projetos Temáticos financiados pela FAPESP: “Sinalização por c-di-GMP e o sistema de secreção de macromoléculas do tipo IV em Xanthomonas citri” e “Estrutura e função de sistemas de secreção bacterianas”.

A descoberta do sistema no patógeno de cítricos havia sido publicada na Nature Communications. Em 2018, o grupo publicou um outro artigo, na Nature Microbiology, em que descreveu a estrutura atômica de grande parte do sistema de secreção usando a técnica de criomicroscopia eletrônica (Cryo-EM) – que permite observar a estrutura de biomoléculas de forma tridimensional no estado em que se encontram.

Guerra bacteriana

A competição entre microrganismos determina qual espécie vai dominar ou ser erradicada de um hábitat específico. Para diminuir a multiplicação das competidoras, ou mesmo matá-las, as bactérias têm à sua disposição variados mecanismos. Um deles é o T4SS, composto ainda de mais de 100 componentes, provenientes das 12 proteínas diferentes encontradas na superfície da célula.

Os pesquisadores observaram que, associados a cada um dos sistemas de secreção encontrados em X. citri e S. maltophilia, além das toxinas há seus respectivos antídotos – estes, para proteger o próprio organismo produtor das toxinas. Quando próximas de uma outra espécie bacteriana, as detentoras desse sistema injetam o coquetel dentro da competidora apenas pelo contato ou usando uma pilus, estrutura semelhante a uma agulha.

Para testar a ação do sistema, os pesquisadores realizaram uma série de experimentos de competição entre bactérias. Em um deles, foram colocadas em um mesmo meio exemplares de S. maltophilia e de Escherichia coli, espécie bastante usada em experimentos laboratoriais. As E. coli mal começavam a se multiplicar e as S. maltophilia se aproximavam e as eliminavam. O mesmo efeito foi observado contra Klebsiella pneumoniae, Salmonella Typhi e Pseudomonas aeruginosa, esta última conhecida por infectar pacientes com fibrose cística.

Outro experimento consistiu em testar o efeito da Smlt3024 sozinha em outras bactérias. Exemplares de E. coli expressando a toxina no citoplasma não tiveram seu crescimento alterado. No entanto, quando tinham, além do gene Smlt3024, uma chamada sequência sinal – alguns aminoácidos que alteram a localização da proteína –, a toxina foi direcionada para o periplasma (região localizada entre as membranas interna e externa das bactérias), exatamente como faz o sistema original de S. maltophilia e X. citri. Nesse caso, a divisão celular das E. coli foi reduzida consideravelmente, mostrando o efeito da proteína.

Apesar de ambas possuírem o mesmo sistema, S. maltophilia e X. citri expodem matar-se uma a outra usando o T4SS, conforme revelou outro experimento. Os estudos mostraram ainda que componentes essenciais de um sistema podem ser substituídos por seus homólogos do outro e que o T4SS de uma bactéria pode secretar as toxinas de outra.

São evidências de que há semelhanças nas estruturas que podem ser estudadas futuramente na exploração de T4SS similares (homólogos) identificados em dezenas de outras espécies bacterianas.

Novos estudos podem permitir que outros pesquisadores desenvolvam moléculas com efeito de inibir a ação desse sistema, o que poderia ser explorado em novos medicamentos.

“Podemos fazer triagens de drogas que possam se ligar nesse sistema e inibir alguma etapa importante da transferência das toxinas de uma célula para outra. Isso poderia diminuir a sobrevivência dessas bactérias em alguns ambientes”, disse Farah.

“A própria toxina poderia ser usada como um agente antimicrobiano, mas outros estudos precisam ser realizados para testar essa possibilidade”, disse Bayer-Santos.

O estudo tem ainda três outros autores apoiados pela FAPESP, todos no IQ-USP. Bruno Yasui Matsuyama, pós-doutorando, Gabriel Umaji Oka, também pós-doutorando, e William Cenens, que realizou estágio de pós-doutorado até 2019.

O artigo The opportunistic pathogen Stenotrophomonas maltophilia utilizes a type IV secretion system for interbacterial killing (doi: 10.1371/journal.ppat.1007651), de Ethel Bayer-Santos, William Cenens, Bruno Yasui Matsuyama, Gabriel Umaji Oka, Giancarlo Di Sessa, Izabel Del Valle Mininel, Tiago Lubiana Alves e Chuck Shaker Farah, está disponível em: www.journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1007651.

André Julião
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Alunos de escolas públicas

Um grupo de alunos da Escola Estadual Ângelo Scarabucci, de Franca (SP), utilizou resíduos das indústrias de calçados para criar um capacete sustentável para a proteção de ciclistas.

Registrado em um vídeo de pouco mais de 6 minutos, gravado com um telefone celular, o projeto ficou com o primeiro lugar no concurso Ciência para Todos, promovido pela Fundação Roberto Marinho/Canal Futura e pela FAPESP, com apoio da Secretaria de Educação do Estado de São Paulo.

O prêmio foi uma visita ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas. Além de conhecer Sirius, a nova fonte de luz síncrotron brasileira, os alunos visitaram o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) e conheceram pesquisas de reutilização de resíduos.

“Baseado no que vimos aqui, você começa a pensar em como mudar o projeto, rever isso, tirar aquilo, para que ele se torne cada vez melhor”, disse a estudante Naiara Alves, que integra o grupo. A visita foi acompanhada pela equipe do Canal Futura.

Horta hidropônica

O segundo colocado no concurso Ciência para Todos foi o vídeo do grupo de alunos da Escola Estadual Coronel Francisco Schmidt, no município de Pereira Barreto. Eles montaram um criadouro de tilápias de água doce consorciado com uma horta hidropônica. O sistema aproveita as fezes dos peixes como fonte natural de nitrogênio para a adubação das verduras. E se vale do bombeamento elétrico e da gravidade para promover a circulação e a economia da água.

Os estudantes escolheram conhecer o Centro de Pesquisa sobre o Genoma Humano e Células-Tronco, um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) apoiados pela FAPESP, em São Paulo.

Reunidos com Eliana Maria Beluzzo Dessen, coordenadora de Educação e Difusão do Centro, e com pesquisadores, os alunos deram detalhes da pesquisa, que envolveu estudos sobre os ciclos do nitrogênio e do carbono, fotossíntese, relações ecológicas de cooperação entre espécies, pH, gravidade, pressão, energia potencial e cinética – conteúdos do currículo escolar que entraram no projeto.

Contaram que, no meio do trabalho, todas as tilápias morreram devido a uma queda brusca na temperatura ambiente. E aprenderam com os pesquisadores que o risco é inerente à atividade de pesquisa e que a perseverança é uma das principais qualidades do cientista.

Os estudantes creditam o sucesso do trabalho à coordenação da professora Elda de Aguiar Gama Mortinho e apoio de comerciantes locais que forneceram material para o desenvolvimento do projeto.

“A gente não teve férias de julho, mas valeu a pena, porque a meta desse projeto é ajudar muito mais pessoas. Ele tem uma economia de água e, hoje, nesta crise hídrica, isso vai beneficiar muitas comunidades”, comentou a estudante Luana Assumpção Santos. A visita também foi acompanhada pela equipe do Canal Futura.

Ciência x fake news

Os alunos da Escola Benedita Pinto Ferreira, de Caraguatatuba, terceiro colocados no concurso com um vídeo sobre a violência doméstica e o feminicídio, também conheceram o CNPEM, em Campinas.

A visita “empolgou” os alunos, afirmou o professor José Iraedson de Oliveira, que acompanhou o grupo. “Isso ajuda a educação e nós, educadores, necessitamos de eventos como esses”. Veja o vídeo realizado pela equipe do Canal Futura.

O vídeo produzido pelos alunos da escola Escola Estadual Zilda Prado Paulovich, de Nova Independência, quarto colocado no concurso, trata de um tema mais conceitual: “A concepção dos adolescentes sobre ciência: conhecimento científico ou senso comum?”. Por meio de um questionário distribuído a 106 colegas das três séries do ensino médio, eles avaliaram o conhecimento da turma sobre diferentes assuntos – da evolução dos seres vivos ao aquecimento global – e as fontes de informação utilizadas.

Em visita ao Centro de Pesquisa sobre o Genoma Humano e Células-Tronco eles deram detalhes do projeto. Na primeira rodada de avaliação, constataram, por exemplo, que apenas os alunos do 3º ano do ensino médio tinham informações sobre a origem da vida e que, em média, metade dos alunos usava como fonte de consulta o Google, o YouTube e as redes sociais.

Depois de uma “intervenção” da equipe responsável pela pesquisa, o quadro mudou. A principal fonte de consulta passou a ser o Google Acadêmico e o percentual de alunos com informações sobre a origem da vida – em todas as séries – cresceu para até 65%.

“Os temas trabalhados são atuais, mas muitos de nossos colegas não tinham conhecimento científico a respeito e consideravam verdadeiras as fake news divulgadas pelas mídias sociais. A gente mostrou que essas noções não eram verdadeiras e faziam parte do senso comum e não da ciência. A gente precisa do conhecimento científico”, comentou a estudante Rafaela Rodrigues Carmona, uma das integrantes da equipe do projeto. A visita foi acompanhada pela equipe do Canal Futura.

Horta suspensa

O quinto lugar no concurso ficou com os alunos da Escola Estadual de Ensino Médio em Tempo Integral Dr. Coriolano Burgos, de Amparo, e a visita foi aos laboratórios do Instituto de Ciências Biomédicas da USP, onde foi recebido pelo pesquisador João Marcelo Pereira Alves.

Os estudantes desenvolveram o projeto de uma horta suspensa, plantada em fundos de garrafas PET. E isso se deveu ao fato de o terreno onde está situada a escola ter sido anteriormente um cemitério, portanto impróprio para o plantio devido a possível contaminação do solo pelo necrochorume liberado pelos cadáveres. O projeto, intitulado "Ciência IntegrAção – Cemitério", foi uma solução criativa para o problema.

“Como não podíamos usar a terra, tivemos a ideia de fazer a horta suspensa. Nosso projeto ainda está em expansão. Queremos instalar um sistema de irrigação automático, com a ajuda do pessoal de robótica”, disse a aluna Giovana dos Santos Ferreira. O projeto foi desenvolvido sob a coordenação da professora Tamires Aparecida Bianchi Darioli. Veja o vídeo da equipe do Canal Futura.

Ciência a serviço da comunidade

Os grupos premiados responderam ao desafio de – individualmente ou em grupos de até cinco pessoas – documentar, em vídeos de até 7 minutos, uma proposta de solução para um problema da comunidade ou região, usando métodos e processos que caracterizam a produção de conhecimento científico, com a tutoria de um professor.

O mote para a realização do trabalho foi a série homônima Ciência para Todos, com 52 episódios, produzida em parceria pela FAPESP e a Fundação Roberto Marinho/Canal Futura, que mostra os impactos sociais e econômicos das pesquisas científicas e tecnológicas. Protagonizados por pesquisadores, os episódios da série são transmitidos às segundas-feiras às 20h30 pelo Canal Futura e também estão disponíveis em www.futuraplay.org/serie/ciencia-para-todos.

O júri que avaliou todos os projetos foi composto por representantes do Canal Futura, da Secretaria de Educação e da FAPESP. “Cada integrante do júri avaliou com critério próprio. O representante do Futura se voltou para os vídeos propriamente ditos, considerando se a história estava bem contada e se o produto final estava bem acabado. O representante da Secretaria de Educação estava mais interessado em que os vídeos mostrassem a proposta didática, educacional. Eu me preocupei com o projeto de pesquisa, se havia uma pergunta, uma investigação, alternativas, conclusão”, disse Alexandra Ozorio de Almeida, diretora de redação da revista Pesquisa FAPESP, que representou a FAPESP no júri.

No próximo dia 11 de dezembro, às 20 horas, o programa Conexão do Canal Futura trará uma reportagem sobre as visitas dos alunos a todos os centros de pesquisas. Os vídeos vencedores do concurso serão exibidos no Canal Futura durante o mês de dezembro.

A equipe de reportagem da Agência FAPESP acompanhou as visitas realizadas em São Paulo. Veja o vídeo.

José Tadeu Arantes
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Galea spixii

A doença de Chagas é considerada um dos maiores problemas de saúde pública na América Latina. Segundo dados da organização sem fins lucrativos Drugs for Neglected Diseases initiative (DNDi), vivem na região cerca de 6 milhões de pessoas infectadas, distribuídas em 21 países. Apenas 10% delas são diagnosticadas e só 1% recebe tratamento.

No Brasil, o Ministério da Saúde estima a existência de pelo menos 1 milhão de infectados pelo protozoário Trypanosoma cruzi – causador da doença que, quando se torna crônica, pode levar à morte por insuficiência cardíaca. Mais de 90% dos casos se concentram nas regiões Norte e Nordeste.

Com o objetivo de compreender os elementos envolvidos na cadeia de transmissão da doença de Chagas no semiárido brasileiro, pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) conduziram um estudo de campo no município potiguar de Marcelino Vieira, onde, em 2015, ocorreu um surto possivelmente causado por transmissão oral. Foram três mortes e 18 casos registrados, todos relacionados ao consumo de caldo de cana processada junto com o vetor do protozoário, no caso, o barbeiro (Triatoma brasiliensis), segundo o relato de pacientes.

A pesquisa contou com apoio da FAPESP e foi apresentada durante o simpósio FAPESP Week France.

“Na região do semiárido brasileiro, sobretudo onde ocorrem os surtos, é preciso ter uma compreensão mais precisa sobre os elementos envolvidos na cadeia ecoepidemiológica, pois o risco de infecção pode estar mudando. Fatores socioeconômicos, comportamentais e climáticos podem exercer influência crucial na biologia das espécies de vetores e de parasitas”, disse Carlos Eduardo de Almeida, professor do Instituto de Biologia da Unicamp e coordenador do projeto.

O percevejo da espécie Triatoma brasiliensis – popularmente conhecido como barbeiro – é o principal vetor da doença de Chagas na região estudada. Em colaboração com cientistas franceses do Centre Nacional de la Recherche Scientifique (CNRS), Almeida tem trabalhado no sequenciamento do genoma e no estudo do transcriptoma (conjunto de genes expressos) de espécimes de T. brasiliensis capturados no local do surto.

Por meio da análise de marcadores genéticos do tipo polimorfismo de nucleotídeo único (SNPs, na sigla em inglês), o grupo desenvolve estudos de genética de população para entender os processos de especiação e adaptação nesse grupo de insetos. O trabalho tem sido realizado no âmbito do Programa São Paulo Excellence Chair (SPEC).

As análises indicam que os domicílios de Marcelino Vieira foram invadidos por populações silvestres e domésticas de T. brasiliensis, ambas com alta prevalência de infecção pelo T. cruzi. O cenário, segundo Almeida, é propício para a ocorrência de novos surtos.

“Esses insetos não nascem infectados pelo parasita. Eles geralmente se contaminam ao picar algum animal e, assim, tornam-se aptos a transmitir a doença para os humanos”, explicou.

Dados da pesquisa revelam que 52% dos barbeiros silvestres capturados e 71% dos insetos domésticos estavam infectados pelo protozoário. A alta prevalência da infecção nos espécimes silvestres e a ocorrência de duas linhagens parasitárias diferentes são fatores que, na avaliação do pesquisador, ameaçam os esforços de controle da doença.

O estudo mostrou ainda que 68% dos 202 insetos analisados por meio de técnicas moleculares tinham se alimentado do sangue de preás (Galea spixii) e de mocós (Kerodon rupestris). Esse achado aponta os roedores como possíveis reservatórios do T. cruzi – função que anteriormente era atribuída somente aos gambás (Didelphis). Os resultados foram publicados na PLOS Neglected Tropical Diseases .

Por meio de trabalhos de modelagem ecológica, os pesquisadores identificaram os ambientes que favorecem a infestação dos roedores nas proximidades das habitações humanas. “Esse conhecimento permite traçar uma estratégia de controle da doença de Chagas semelhante à usada contra a dengue: evitar a formação de criadouros do inseto vetor e dos roedores em reservatórios, como, por exemplo, amontoados de madeira e de tijolos”, disse Almeida.

Nova espécie

Os cientistas pretendem agora realizar exames sorológicos na população do Rio Grande do Norte para mensurar a real dimensão do surto. No entanto, uma das descobertas da pesquisa pode se tornar um complicador.

O grupo encontrou, pela primeira vez na natureza, espécimes de T. brasiliensis infectados por parasitas Trypanosoma rangeli. “Esse protozoário não é patogênico e, portanto, não ameaça a saúde humana. Entretanto, pode causar reações cruzadas e resultados falso-positivos em exames sorológicos para a detecção da doença de Chagas”, disse.

O fato, segundo o pesquisador, pode dificultar a avaliação da prevalência da população humana infectada pelo T. cruzi, informação essencial para o desenvolvimento de políticas públicas.

O simpósio FAPESP Week France foi realizado entre os dias 21 e 27 de novembro, graças a uma parceria entre a FAPESP e as universidades de Lyon e de Paris, ambas da França. Leia outras notícias sobre o evento em www.fapesp.br/week2019/france.

Maria Fernanda Ziegler, de Lyon
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

programa Ciência Aberta

A ciência registra que o Homo sapiens tem um antepassado comum, o Homo habilis, que, segundo algumas teorias, teria saído da África em direção ao Cáucaso há cerca de 2,4 milhões de anos; as espécies humanas que surgiram depois se espalharam por todo o mundo. A saga do homem é contada pela Arqueologia – com base em achados fósseis – e, mais recentemente, também pela Genômica, que trouxe para a ciência ferramentas poderosas para a investigação do passado.

As duas narrativas sobre a origem do homem – a da Arqueologia e da Genômica –, no entanto, divergem em vários pontos. E alguns destes pontos de divergência ficaram evidentes no oitavo episódio do programa Ciência Aberta, lançado no dia 11 de dezembro (ver vídeo abaixo), que juntou Arqueologia e Genômica na discussão sobre “Os genomas da população brasileira”.

O programa reuniu três renomados especialistas. Do lado da Arqueologia, Walter Alves Neves, professor sênior do Instituto de Estudos Avançados da Universidade de São Paulo, fundador do Laboratório de Estudos Evolutivos Humanos, e responsável pelo estudo de "Luzia", o esqueleto humano mais antigo das Américas. Do lado da genômica, Lygia da Veiga Pereira, pesquisadora do Instituto de Biociências da USP, chefe do Laboratório Nacional de Células-Tronco Embrionárias (LaNCE) e do Departamento de Genética e Biologia Evolutiva da Universidade de São Paulo e integrante do CEPID-FAPESP Centro de Terapia Celular, e Sérgio Danilo Pena, professor titular do Departamento de Bioquímica e Imunologia e diretor do Laboratório de Genômica Clínica da Faculdade de Medicina da Universidade Federal de Minas Gerais, diretor científico do GENE – Núcleo de Genética Médica de Minas Gerais – e coordenador do estudo "Retrato Molecular do Brasil”.

Neves recentemente inquietou seus pares ao publicar um artigo em que defende, com base em descobertas na Jordânia, que o homem deixou a África 400 mil anos antes do que se pensava (para mais informações acesse a matéria publicada na revista Pesquisa FAPESP).

No programa Ciência Aberta voltou a mostrar sua disposição para a polêmica quando afirmou que “só Deus sabe” o que define gênero e espécie. A “nossa concepção”, ele disse, “vem da ideia de que espécies são populações que não trocam genes entre si. E a gente sabe que isso não corresponde à realidade”.

Mas o fato é que a falta de definições complica também a vida dos geneticistas. “Nós trabalhamos com o homem moderno, o sapiens. E a definição de homem moderno é complexa. Temos algumas referências temporais – cerca de 200 mil anos –, mas que estão sendo progressivamente aumentadas na direção do passado. É crítico definir o que é Homo sapiens e essa dúvida permeia todo o diálogo”, afirmou Pena.

A origem desse problema, sublinhou Neves, está no fato de que nem sempre a Arqueologia encontra fósseis que permitam fazer avaliações definitivas. Diferentemente do senso comum, que concebe a evolução humana como linear, “não há linearidade” nesse processo, defende o arqueólogo. “Pode ter havido grandes símios que eram bípedes”, provocou.

Recentemente, análises genéticas mostraram o cruzamento entre Homo sapiens e Neandertais – espécie ancestral extinta. “Sobrou uma fração de até 2% de genoma de origem neandertal em algumas populações da Europa”, afirmou Pereira da Veiga. Do ponto de vista da seleção natural, ela continuou, é preciso entender que genes são esses e como foram selecionados ou que funções exercem no homem moderno.

As polêmicas em relação ao passado refletem-se também na caracterização do presente. O conceito de raça, sumariamente rechaçado pelos geneticistas, foi reafirmado por Neves, em mais um debate instigante.

Ciência Aberta é uma parceria da FAPESP com o jornal Folha de S.Paulo. O programa é apresentado por Alexandra Ozorio de Almeida, diretora de redação da Revista Pesquisa FAPESP. O novo episódio pode ser visto na página da Agência FAPESP e no Facebook e no Youtube e no site da TV Folha.

 

Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Famerpe

A Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto (Famerp) inaugurou, no fim de novembro, no bairro da Vila Toninho, seu novo Centro de Pesquisas Clínicas. O espaço vai abrigar a nova fase de testes da vacina contra a dengue desenvolvida pelo Instituto Butantan e também atendimentos feitos no âmbito do Projeto Temático “Estudo epidemiológico da dengue (sorotipos 1 a 4) em coorte prospectiva de São José do Rio Preto”, apoiado pela FAPESP.

“No espaço, gerido em parceria com a prefeitura, nós atendemos os voluntários de ambos os estudos, que somam cerca de 3 mil pessoas. São dois consultórios, sala de coleta, sala de reuniões e escritório administrativo. Uma infraestrutura apropriada para a realização das pesquisas”, disse Mauricio Lacerda Nogueira, professor da Famerp e coordenador dos trabalhos.

A infraestrutura física foi custeada pelo Instituto Butantan, que investiu em torno de R$ 100 mil. A FAPESP contribui para as pesquisas por meio do financiamento de bolsas para estudantes e do Projeto Temático.

“As instalações são anexas à UBS Vila Toninho, gerida pela prefeitura. As salas de atendimento médico do centro de pesquisa também serão usadas pela Secretaria de Saúde do município para expandir o atendimento da UBS feito por médicos residentes da Famerp”, explicou Nogueira.

São José do Rio Preto é um dos 16 municípios que testam a vacina contra a dengue. O imunizante teve apoio da FAPESP na fase inicial de desenvolvimento. A imunização foi realizada no ano passado e os voluntários serão acompanhados por meio de consultas e exames pelos próximos anos, a fim de verificar a eficácia e a segurança da vacina.

Estudos sobre outras doenças estão previstos para começar em breve no centro, entre eles o da vacina de gripe tetravalente, também desenvolvida pelo Butantan.

Evidências

O Projeto Temático coordenado por Nogueira já publicou diversos resultados de estudos sobre dengue, zika e chikungunya que poderão subsidiar ações de saúde pública. Em um artigo divulgado no ano passado, o grupo descobriu que uma linhagem do vírus da dengue encontrada no Brasil consegue prevalecer sobre outra, mesmo se multiplicando menos nos mosquitos e nas células humanas (leia mais em: agencia.fapesp.br/28250).

O grupo também descobriu que o vírus zika pode ter um ciclo silvestre no país depois de detectar carga viral em macacos. No começo do ano, Nogueira e colaboradores publicaram um artigo na Science com evidências de que uma infecção prévia pelo vírus da dengue pode gerar imunidade contra o zika (leia mais em: agencia.fapesp.br/29071 e agencia.fapesp.br/29752).

Encontro internacional

Para discutir esses e outros estudos sobre arboviroses, conduzidos no Brasil e no exterior, acontece entre os dias 4 e 7 de dezembro, em São José do Rio Preto, o “IV Famerp-UTMB: Emerging infections in the Americas – common interests and collaboration between Brazil and USA”.

O encontro conta com palestrantes de universidades do Brasil, Estados Unidos, Porto Rico, Reino Unido, França e Argentina – parte de uma grande rede de pesquisas sobre doenças transmitidas por vetores.

Mais detalhes sobre o evento em: arbovirology.famerp.br.

André Julião
Agência FAPESP

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inteligência artificial

A Física permite identificar regras universais que possibilitam prever fenômenos da natureza. Essas regras, porém, não valem para os fenômenos sociais. “Descobrir uma mecânica social é outro desafio”, disse Pablo Jensen, do Laboratório de Física da École Normale Supérieure de Lyon, em palestra na FAPESP Week France.

Jensen, que também é diretor de pesquisa do Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), é físico de formação e tem se dedicado ao estudo de sistemas sociais em colaboração com cientistas da computação e cientistas sociais. Seu último livro, Pourquoi la société ne se laisse pas mettre en équations (Por que a sociedade não se deixa encaixar em equações, em livre tradução), questiona a intenção de replicar as técnicas de modelagem matemática e de ciência dos dados no campo das ciências sociais.

Como exemplo, ele cita a dificuldade de estimar como os eleitores de um país podem mudar de um candidato para outro, seja em uma eleição de dois turnos ou em eleições subsequentes.

O obstáculo inicial, de acordo com Jensen, está na falta de dados. Outro problema está justamente na imprevisibilidade dos indivíduos. “Embora exista uma média nacional e seja possível encontrar coeficientes de mudanças em determinadas regiões de um país, há instabilidades e imprevisibilidades difíceis de modelar”, disse.

“Minha experiência como físico mostra que usar equações ou matemática para descrever um objeto só é útil se houver estudos empíricos”, disse.

Geometria da vida

No mesmo painel da FAPESP Week France dedicado ao tema Machine Learning, Patrice Abry, também diretor de pesquisa do CNRS, apresentou resultados obtidos com uma técnica de aprendizado de máquina que une matemática (geometria de fractais) e análise de imagens.

Abry tem desenvolvido aplicações que vão desde análise de imagens médicas para detecção de câncer até a análise de texturas e detecção de objetos.

“Essas imagens fractais são estatística pura. São muito interessantes por terem um efeito matemático para se trabalhar teoricamente e também porque têm sido muito usadas em aplicações da vida real”, disse.

O simpósio FAPESP Week France foi realizado entre os dias 21 e 27 de novembro, graças a uma parceria entre a FAPESP e as universidades de Lyon e de Paris, ambas da França. Leia outras notícias sobre o evento em www.fapesp.br/week2019/france/.

Maria Fernanda Ziegler, de Lyon
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.