​ ​O livro de receitas de 1 gigabyte

A fascinante história do DNA é daquelas histórias que merecem ser contadas e recontadas.

 

O DNA é como se fosse um livro de receitas. Só que ao invés de ensinar a preparar arroz, feijão, macarrão e carne, são receitas de como fazer um ser humano: células da pele, do pulmão, do olhos, hormônios, etc. É um livro que passa de pais para filhos.
 
Este livro de receitas é dividido em 23 capítulos. Cada capítulo é chamado de “cromossomo”. São 23 pares de cromossomos: metade vem do pai, e a outra metade vem da mãe, totalizando 46 cromossomos. O pai passa metade do livro, a mãe passa a outra metade.

 

 

Os macacos são 98% similares a nós em termos genéticos. Mas uma grande diferença é que eles têm 24 pares de cromossomos. No ser humanos, dois dos cromossomos dos macacos estão fundidos em um só. E essa é uma das razões para sermos espécies diferentes: um cruzamento de gameta com 23 cromossomos e outro com 24 cromossomos não dá match.

 

Este livro de receitas tem cerca de 1 gigabyte de conteúdo. Cabe num pen drive. Atualmente um vídeo digital, ou um livro cheio de figuras, pode ter mais do que isso de tamanho (isto demonstra que tamanho não significa qualidade). Mas dá para escrever um monte de coisas com um giga. Se for só texto, uma biblioteca de 5.000 livros de 300 páginas cada.

  


DNA, Cromossomos e Genes
 
 

Para ficar mais claro. O nome DNA (ácido desoxiribonucleico) refere-se à molécula em dupla hélice descoberta por Francis Crick e James Watson em 1953. Um cromossomo é feito de uma molécula de DNA.

  

Image result for dna
 
Se o genoma humano é o livro, e os 23 cromossomos são os capítulos, cada capítulo contém milhares de receitas diferentes – chamamos cada receita individual de “gene”. Há mais de 300 mil genes, cada gene com uma instruçãozinha específica: uma para produzir insulina, outra para produzir as células da pele, etc.

 
 

Image result for chromosome and gene
 
 

Temos pares do mesmo cromossomo, o que leva a termos duas receitas para fazer a mesma coisa. Digamos que a receita do pai ensine a fazer olhos castanhos, e a receita da mãe, olhos azuis. Chama-se alelos esses pares de genes que têm o mesmo objetivo final.

  

Algumas instruções dos genes podem ser dominantes em relação ao outro alelo. Digamos, o gene de azul simplesmente diz que não há pigmento, já o gene de castanho diz que precisa de pigmento castanho. A soma de não pigmento com pigmento castanho dá castanho.

  

As ideias de genes ligados à características, genes dominantes e recessivos, tiveram origem com os experimentos de Gregor Mendel com ervilhas, lá pelos anos de 1860.

  


As letras e palavras do livro da vida
  
O livro de receitas do DNA é escrito com 4 letras: A, G, C, T. Cada letra é uma nucleobase molecular formada de carbono e mais alguns outros átomos.

  

  

  

O “A” liga-se com o “T” e o “G” liga-se com o “C”.

  

Image result for adenina guanina citosina e timina

  

Um grupo de três letras forma uma palavra: o aminoácido. Há 20 aminoácidos.

  

Assim como utilizamos letras do alfabeto formando palavras, e com palavras escrevemos qualquer livro possível, as letras e palavras do DNA descrevem qualquer ser vivo: desde vírus, passando por bactérias, células, peixes, aves, mamíferos, até chegar ao ser humano.
Image result for 20 amino acids
Ex. O aminoácido Isoleucina pode ser feito das nucleobases ATT

 

O livro do genoma humano utiliza 1 bilhão de nucleobases, ou letras na nossa analogia. Um bilhão dá um gigabyte, arredondando.
 
Uma analogia irresistível é a com os computadores. Num computador, temos os bits, valores binários 0 ou 1. Um grupo de 8 bits forma um byte. Esses bytes armazenam qualquer coisa que pode ser traduzida em números: palavras, imagens, sons, vídeo.

  

Image result for 8 bits 1 bytes

  

As nossas bases nucleicas são estruturas complexas de carbono. No computador, as estruturas são feitas de silício. O silício é da mesma família do carbono, uma linha abaixo, na tabela periódica de elementos. Não é coincidência. Ambos tem 4 elétrons na última camada, o que mostra uma certa similaridade.

  

Screenshot 2017-07-11 00:48:00.png

  

As letras do alfabeto da vida ficam dispostas sequencialmente, um atrás do outro, como um cordão. Na verdade, um cordão duplo, porque a base oposta se junta, como se fosse um zíper, na elegante forma de dupla hélice. Quando necessário, este zíper se abre e as cópias são feitas. Depois de copiado, o zíper de DNA se fecha novamente.
 

 

Image result for adenina guanina citosina e timina

  

O nosso DNA carrega um monte de informação que não é utilizada para nada, até onde se sabe. Alguns pesquisadores dizem que 90% do nosso código genético seja deste “junk DNA”. Talvez tudo isso seja código legado, ou seja, um dia já serviu para alguma coisa, ficou obsoleto, mas como não faz mal e dá um trabalhão limpar, foi ficando. Todo processo vivo, em constante inovação, acaba gerando um monte de código legado – para fazer uma analogia, o Internet Explorer antigo teve que ser reescrito, porque tinha um milhão de linhas de código que eram obsoletas.

  


Como transformar o DNA num osso?

  

Para transformar uma receita de bolo num bolo de verdade, há um ser humano que executa os passos para tal.

  

Num computador, as instruções do software dizem o que alguns equipamentos elétricos e eletrônicos devem fazer: movimentar o cabeçote de leitura, ler um dado, comparar com o estado dentro da memória.

  

Como isto é feito no interior do corpo humano, somente com bioquímica?

  

Quando um gene é transcrito, é feita uma cópia a partir do DNA. Esta cópia é como uma linha de aminoácidos. E ela começa a se dobrar em si mesmo. Alguns dos aminoácidos são hidrofílicos, outros hidrofóbicos, e também há as forças de atração e repulsão entre eles, de modo que a linha começa a se dobrar e formar uma peça, como se fosse um Lego. O nome desta peça de Lego é proteína. E este Lego tem um formato certinho para encaixar uma molécula de cálcio, no caso do osso. Portanto, o gene é uma receita para montar um Lego, e o Lego vai se montando pelo formato 3D e por forças bioquímicas, algo como uma impressora 3D bioquímica.

  

Image result for protein folding
 
 

De pecinha em pecinha, utilizando forças de atração e repulsão, e respeitando o formato do “Lego”, o corpo humano vai sendo montado. Dá-se o nome de dobramento de proteínas a esta formação da estrutura 3D a partir da base nucleica, e é uma das áreas de muito estudo no mundo atual.

  


Porque a necessidade de alelos?

  

Um último questionamento. Por que há duas receitas para o mesmo bolo? Gastar o dobro de páginas, o dobro de material e energia, para cada celulazinha do corpo humano. Não seria mais barato ter apenas um cromossomo, ao invés de um par dos mesmos?

  

Eis aqui a eterna briga entre a otimização e a redundância.

  

Embora as empresas de hoje tentem sempre otimizar, fazer mais com menos, a sábia natureza diz que otimizar demais não é bom. É melhor ter alguma redundância, um backup de segurança para casos de emergência.

  

Digamos que surja um vírus, a varíola. Aliás, um vírus nada mais é do que um DNA protegido por uma parede de proteínas.

  

Image result for smallpox dna

  

Digamos que este vírus seja letal, e a humanidade tenha tido um trabalhão para desenvolver os genes para vencer o mesmo.

  

Uma vez vencida a varíola, não há a necessidade de ter tais genes. E, talvez, este gene evolua para combater algum outro vírus.

  

Mas, imagine que a varíola volte, e volte mais virulenta ainda (e esses vírus vão e voltam comumente). A humanidade teria que desenvolver de novo os genes para combater a varíola.

  

O fato de ter dois alelos, dois backups para o mesmo gene, é um seguro para que os genes úteis não evoluam depressa demais e não sumam com o tempo. Ter duas cópias do gene aumenta a probabilidade de que alguém, em algum lugar, tenha as chaves para combater a varíola, mesmo que escondidas num gene recessivo.
 

 

Esta é uma das razões pelas quais o corpo humano é antifrágil, tomando emprestado o termo do pensador contemporâneo Nassim Taleb. Ele tem seguros, alternativas, planos B. E vejo muitas empresas do mundo moderno descartando planos alternativos e segurança (como estoques, capacidade ociosa de equipamentos), pois são custos no curto prazo, ficando vulneráveis a longo prazo. Elas deveriam aprender com a natureza…

 
 


 

Exceções

  

Este texto tem a intenção de ser uma introdução leve, interessante, cheia de analogias, sobre o fascinante mecanismo de transmissão de informação de geração em geração. É claro que tudo o que está escrito aqui são teorias, e teorias  mudam com o tempo, há contra-teorias e  exceções para todas as regras.

  

Conforme diz Shakespeare, em Hamlet:
“Há muito mais no céu e na terra do que sonha a nossa vã filosofia”

 


Referências:

 

The Red Queen – Matt Riddley
Genome: the autobiography of a species in 23 chapters – Matt Ridley
Image result

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair / Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair / Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair / Alterar )

Foto do Google+

Você está comentando utilizando sua conta Google+. Sair / Alterar )

Conectando a %s