Letrinhas em movimento: como anda o sequenciamento do genoma do mexilhão dourado?

O mexilhão dourado está na Alemanha!

Não, não se assuste! Isso não significa dizer que ele invadiu águas europeias!

Ufa!

O que eu quis dizer é que o projeto do sequenciamento do genoma do mexilhão dourado começou uma colaboração com um instituto de pesquisa alemão, e por isso as letrinhas A, C, T, G do genoma do mexilhão dourado andam passeando pelo hard drive e pela memória ram de super computadores alemães...

Eu, Marcela, estou fazendo um ano de doutorado sanduíche, com bolsa da CAPES, em um instituto de pesquisa em Berlim chamado Leibniz Institute for Zoo and Wild Life Research (IZW), e continuo a montagem do genoma do mexilhão dourado dentro de um núcleo de bioinformática conhecido como Berlin Center for Genomics in Biodiversity Research (BeGenDiv). Essa sou eu por aqui: http://goo.gl/WAqdei 

O IZW e o BeGenDiv produzem ciência voltada para o estudo do comportamento e da genética animal, com fins de preservação da vida selvagem, e das espécies ameaçadas de extinção. E também, como no caso do mexilhão dourado, estudam a genética de espécies que ameaçam a diversidade e a vida selvagem!

Aqui na Alemanha eu sou orientada pela Dr. Camila Mazzoni, que está trazendo sua expertise em anotação de genes para o projeto do genoma do mexilhão dourado.

Mas o que significa anotação de genes?

O sequenciamento e a montagem de um genoma envolvem várias etapas. É preciso:

1-) Coletar o animal e extrair o seu DNA - já fizemos essa parte no Brasil!

2-) Depois, precisamos inserir esse DNA numa máquina de sequenciamento de letrinhas. Para que as letrinhas do genoma sejam geradas pela máquina, é preciso comprar reagentes químicos um tanto caros, e foi aqui que investimos uma parte do nosso dinheiro de financiamento, que inclui o nosso crowdfunding! Gastamos em torno de R$ 42.600,00 para gerar as sequências genéticas do mexilhão (as letrinhas!) em dois diferentes centros de sequenciamento: um deles na UNESP de Jaboticabal, e o outro na Itália na cidade de Perugia, no chamado Polo d'Innovazione di Genomica, Genetica e Biologia (Polo GGB)*. 

Letrinhas caras essas, né? Mas o que a gente faz com elas agora?

3-) É preciso montar o genoma. O genoma do mexilhão dourado é formado por mais ou menos 800 milhões de letrinhas A,C,T,G seguidas. Mas quando elas são geradas pela máquina de sequênciamento, essas letrinhas não saem de lá compriiiiiiiiidas já formando longos fragmentos até chegar aos 800 milhões necessários. Na verdade, as chamadas reads (ou sequências) que são geradas pelo sequenciador são bem curtas: cada read é composta de mais ou menos 100 letras A,C,T,G! Várias e várias dessas reads são geradas pelo sequenciador de genomas. Então você imagina: é preciso pegar todas as sequências de 100 letrinhas e dar sentido à elas, até que elas formem a ordem correta das 800 milhões que compõe o genoma completo do mexilhão! É como um quebra cabeça com muitas peças embaralhadas! E para resolver esse quebra cabeça é preciso usar diferentes programas computacionais. Trabalho puxado que estou desenvolvendo nesse momento!!!

Quando já tivermos as letrinhas na sequência correta formando o genoma então,

4-) Precisaremos anotar os genes dentro desse genoma! Nem todas as letrinhas codificam os blocos da vida que geram os nossos tecidos e órgãos: as letrinhas que fazem isso são chamadas genes, e é preciso identificá-las no meio das outras sequências que têm outros papéis na geração da vida. Muitas dessas outras sequências são como guardas de trânsito; controlando a expressão dos genes na célula.

Esse trabalho de diferenciação entre genes e guardas de trânsito já está sendo iniciado - a medida que vamos gerando os primeiros grandes blocos de letrinhas em sequência correta através da montagem do genoma - e vai continuar pelos próximos dois anos, até que o projeto esteja em sua fase final, no início de 2017.

São esses genes que serão nomeados a partir dos nosso queridos colaboradores! Quando a hora de nomear genes chegar, e ela há de chegar, todos os colaboradores receberão um e-mail e precisarão escolher o nome dos seus genes! Que sejam generosos e deem nomes legais! Porque já bastam os nomes reais dos genes que indicam as funções bioquímicas deles! Por exemplo: o gene da glucose-6-fosfato-desidrogenase... an?? Fala sério! Que nomão!! Tomara que no genoma do mexilhão dourado ela chame-se John glucose-6-fosfato-desidrogenase ou Mary glucose-6-fosfato-desidrogese... Melhor, hein?

Acho que por hoje vou ficando por aqui. Em Berlim: eu, meu computador, as letrinhas... e o mexilhão! 

Quem estiver interessado em uma ciência mais hardcore pode dar uma olhada no último capítulo de livro que escrevemos sobre a relação da genética com a capacidade invasiva do mexilhão dourado. O capítulo está dentro deste livro: http://www.springer.com/gp/book/9783319134932 

*Quem quiser mais detalhes sobre os pagamentos, recibos e coisa e tal, pode escrever pra mim: marcela.uliano@gmail.com

Com quantas letras A,C,T,G se escreve um genoma de mexilhão?

O mexilhão dourado é uma praga. E nós queremos estudar a sua genética para entendê-lo e combatê-lo. Desde o fim do financiamento coletivo, onde arrecadamos mais de R$40 mil, estamos fazendo isso!

Todo mundo já sabe que o DNA é o código da vida presente em todos os seres vivos: desde os vírus e bactérias até os seres humanos (com a exceção de alguns vírus, que tem RNA como material genético). Esse código é formado essencialmente pela sucessão de quatro letrinhas que formam pares e são na verdade a representação simplificada de nucleotídeos: os A,C,T e Gs do código genético.

Nessas letrinhas está contida toda a informação necessária para a construção e processamento das proteínas, que são os blocos de construção do nosso corpo; são os nossos tijolos. Nem todo o DNA é formado de tijolos, na verdade, eles representam apenas uma pequena porção de todo o código. Tem muito cimento codificado no DNA também, que auxilia na estruturação de todos esses tijolos. E muito DNA ainda não possui função esclarecida: talvez seja apenas a nossa ciência ignorante que não saiba para o que ele serve, mas ele também pode não servir pra nada!

De qualquer forma, o primeiro passo para estudar todas as letrinhas do genoma de uma determinada espécie, no nosso caso do mexilhão dourado, é estimar quantas elas são: quantas letrinhas em sucessão presentes nos diversos cromossomos da espécie são necessárias para construir um mexilhão dourado?

Uma forma científica de fazer isso é comparando a quantidade de DNA presente no núcleo do mexilhão com a quantidade de DNA presente no núcleo das células de outras espécies as quais já conhecemos o tamanho do genoma, por exemplo, os seres humanos.

E foi exatamente esse experimento que desenvolvemos: através de várias técnicas de biologia molecular nós coramos o material nuclear de ambas as espécies, mexilhão dourado e humanos, e um instrumento chamado citômetro de fluxo mediu a fluorescência do corante que tingiu o DNA celular. No núcleo da célula este corante se liga apenas ao DNA e proporcionalmente, dessa forma, o sinal da fluorescência é confiável (se você for cientista e quiser detalhes do protocolo, acesse nosso protocolo online em http://goo.gl/9eulBB).

Nós já sabemos que o genoma humano possui 3 bilhões de letrinhas. O pico de fluorescência do genoma do mexilhão dourado é 3,8 vezes menor que o pico de fluorescência das células humanas. Isso significa que o genoma de L. fortunei é 3,8 vezes menor que o dos humanos e possui em torno de 800 milhões de letrinhas! É letrinha pra caramba!

Como podemos ver, o genoma do mexilhão dourado é muito menor que o humano. Parece lógico, não é? Uma vez que os seres humanos são mais derivados (não é complexo, é derivado o termo correto!) que os mexilhões! Mas não é tão lógico assim não: depois que muitos genomas foram sequenciados ficou claro que o tamanho do genoma não está relacionado à complexidade do organismo. Por exemplo, o maior genoma conhecido na natureza pertence a uma planta, chamada Paris japonica que possui 15% de DNA a mais que o antigo recordista, que adivinha quem era? Um peixe! Nada de ser humano! (reportagem: http://goo.gl/CDiIDR).

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Como falei anteriormente, os genomas são uma mistura de produtores de cimento, tijolos, argamassa, rejunte e todos os ingredientes necessários para se fazer uma casa. Mas no fim das contas, somente mudando a proporção desses ingredientes, não necessariamente adicionando ingredientes mais requintados, conseguimos construir muitas casas diferentes. E é por isso que o tamanho do genoma não tem necessariamente relação com sua complexidade. O que influencia na complexidade é o modo como cada genoma se expressa para formar cada espécie diferente.

Agora que já determinamos que precisamos montar 800 milhões de letrinhas para formar um genoma, temos muito trabalho pela frente! Vamos usar o dinheiro arrecado com o financiamento no catarse para fazer o sequenciamento; determinar a sucessão dessas letrinhas. Após isto, a bioinformática entra em cena e montaremos os genes que serão nomeados em homenagem aos colaboradores! Mexilhão dourado, você não perde por esperar: vamos desvendar o seu código!!

Esta figura mostra a dificuldade que os cientistas tiveram, e continuam tendo, para decifrar os genomas. Sequenciar as letrinhas é só a primeira parte, o mais desafiador é montar e entender as proporções dos diferentes ingredientes que formam a casa de cada espécie! 

E depois do fim do Crowdfunding...

Desde o final bem sucedido do Crowdfunding para sequenciar o genoma do mexilhão dourado, a blogueira não teve tempo de parar aqui e escrever alguma coisa.

Além do dinheiro arrecadado que vai nos ajudar muito a concluir esse projeto, esta iniciativa nos trouxe muitas outras inestimáveis alegrias.

O professor Mauro escreveu um texto muito bom sobre tudo isso no blog dele, e recomendo a leitura. Pois muito do que eu gostaria de escrever aqui, já foi impresso nas palavras dele. É este aqui: http://scienceblogs.com.br/vqeb/2013/06/ativismo-cientifico/

Para mim _ que idealizei criar este blog a fim de dividir com todo mundo a felicidade que sinto por viver nesse mundo científico, tentando explicar de uma forma simples alguns tópicos científicos bastante relevantes do nosso tempo _ a felicidade extrema de saber que hoje em dia muitos brasileiros entendem meu projeto de doutorado, consideram a importância e o apoiam é algo realmente encantador! Não tenho como não ficar emocionada!

Em meio aos protestos e manifestações que estão rolando pelo Brasil, gostaria de fazer minhas às palavras do professor Mauro, " ...em tempos de protesto daqui e de lá. Eu, que não sei de que sair na rua vai adiantar, encontrei a minha maneiro de mostrar, que tem outro jeito de fazer a coisa mudar...".

Nos próximos meses além de posts emocionados, você vai poder ler sobre o andamento científico do projeto. Fique atento! Continuo contando com o seu entusiamo para juntá-lo com o meu e, então, concluir esse projeto com êxito!

Obrigada mais uma vez, Crowd!

Para entender o projeto: www.catarse.me/genoma

Foto tirada no dia da minha defesa de mestrado, quando sequenciei e montei a primeira parte do genoma do mexilhão dourado: os seus genes expressos, chamado de transcriptoma. Meu co-orientador, prof Chico Prós na minha direita, e o orientador Mauro Rebelo na esquerda. Time de primeira!

Qualquer semelhança não é mera coincidência!

Pessoal, hoje venho apresentar pra vocês, pessoalmente e em forma de cartoon, um projeto que tem trazido grandes alegrias para o nosso Laboratório de Biologia Molecular Ambiental, aqui na UFRJ! É o meu projeto de doutorado, o sequenciamento do genoma do mexilhão dourado, que está no site Catarse para um financiamento colaborativo!

Dê uma olhada no vídeo do site! Só leva 4 minutinhos! http://catarse.me/pt/genoma

A ideia deste Crowdfunding (que significa 'financiamento colaborativo') surgiu há mais ou menos 4 meses: no nosso lab sempre discutimos formas de popularizar a ciência! Formas de mostra a você, que não é cientista, o quanto nossos estudos são legais e IMPORTANTES!

É corriqueiro observar o paradoxo da sociedade atual: todos os aparelhos e  objetos que você usa diariamente (seu celular, pílula anticoncepcional, carro, chuveiro elétrico, computadores, Ipads, Itudo, embalagens ecologicamente corretas..) são produtos científicos!! Mas, ao mesmo tempo, passamos a vida achando que o cientista é aquele que fica lááá na Universidade longe da gente...

Foi para explicar o que fazemos e permitir a você fazer ciência conosco que lançamos esse Crowdfunding!! Se você fizer uma doação em dinheiro para esse projeto a partir de R$20, vai estar participando DIRETAMENTE dos estudos do combate a invasão do mexilhão dourado, que está beirando águas amazônicas (acesse o site para detalhes http://catarse.me/pt/genoma!! E pode escrever pra mim se tiver alguma dúvida! marcela.uliano@biof.ufrj.br). 

Sinceramente, a oportunidade de participar de um Crowdfunding científico é quase como votar: você PODE escolher participar ativamente desta nossa proposta a favor da biodiversidade amazônica!

MUITAS pessoas já se envolveram nesse projeto e estão colaborando conosco! Nos últimos dias alguns cientistas da computação se voluntariaram para nos ajudar com os desafios computacionais que vamos enfrentar quando estivermos montando o genoma... isso não é demais?? Você também não quer fazer parte deste estudo conosco?? Contribua no site!!

Se você já leu argumentos suficientes para colaborar conosco, você pode parar de ler esse post agora e entrar no site para se cadastrar! Mas eu queria, para finalizar, responder uma última questão que surge recorrentemente entre os colaboradores, e que pode ser também a sua!

SE ESSE PROJETO É TÃO IMPORTANTE, POR QUE O GOVERNO FEDERAL NÃO FINANCIA?

Resposta: Ele faz isso!!! Por exemplo, durante meu mestrado, fomos contemplados com o edital Universal do CNPq para sequenciar o transcriptoma do mexilhão dourado! A grande questão é que sequenciar um genoma inteiro custa muito dinheiro! Alééém disso, como pensamos que a preservação da biodiversidade amazônica é de interesse de todos os brasileiros (e seres humanos do mundo todo!), pensamos que você também deveria ter a oportunidade de participar ativamente deste trabalho!!

Quando qualquer outra dúvida surgir, escreva pra gente! Estaremos empolgados e felizes esperando para te responder!! E não esqueça de divulgar o projeto no seu facebook e por e-mail para seus amigos! Os cientistas do Lab BioMA, e a biodiversidade aquática brasileira, agradecem! ;-) 

Um encontro com o mexilhão dourado!

Neste final de semana deixei o Rio de Janeiro e fui dar um passeio em Porto Alegre. Eu estava à procura do mexilhão dourado, Limnoperna fortunei, organismo objeto de minha pesquisa de doutorado.  Lá no sul, não foi difícil encontrá-lo!

Durante minha busca conheci o senhor França, por coincidência, um catarinense criciumense mas que vive há anos no Rio Grande do Sul e trabalha como pescador no delta do Rio Jacuí. Além da ajuda inestimável durante a coleta, o simpático França me contou dos problemas que o mexilhão dourado causa para os pescadores da região: é incrustação danificando barcos e materiais de pesca o ano todo! E o seu França está certo: estimativas afirmam que os gastos anuais devido aos danos causados no sul do Brasil unicamente por causa deste bivalve podem chegar a R$1 milhão! 

Meu projeto de doutorado, que desenvolvo no Laboratório de Biologia Molecular Ambiental (BioMA) do Instituto de Biofísica (IBFFC) da UFRJ, envolve o sequenciamento do genoma deste mexilhão. Você nunca ouviu falar dele? Há um outro texto deste blog, este aqui, que conta um pouquinho mais da história deste bivalve invasor.

A ideia é entender, a partir da montagem do genoma, quais características adaptativas facilitam o sucesso desta espécie como uma invasora tão eficiente!

O mexilhão dourado é chamado de “engenheiro de ecossistemas”, pois ele transforma os novos locais onde é introduzido, via de regra causando uma homogeneização do local, ou diminuição da biodiversidade. E nós não queremos isso, né? Nós achamos que quanto mais diverso e diferente melhor, certo?

Este mexilhão ainda não está presente em águas amazônicas, e meu projeto de doutorado faz parte de uma iniciativa maior para não deixar que ele chegue até lá! Nos próximos dias, você vai saber, através deste blog, de qual maneira poderá nos ajudar nesta empreitada pela manutenção da biodiversidade amazônica! Fique de olho! 

Em tempos de Rio + 20

Neste último domingo, como geralmente faço, fui correr na orla de Copacabana. Para mim, esse é um dos momentos mais especiais da semana; colocar o coração pra bater forte ouvindo boa música e apreciando a bela vista. No final, ainda sento por uns 20 minutos e fico a analisar a semana que passou, e a vida como um todo. Espetacularmente prazeroso!

Mas no último domingo algo além da vista me chamou atenção; era uma manifestação contra a corrupção. Estamos no meio da Rio +20, e o Rio de Janeiro está cheio de pessoas vindas de toda a parte. E neste dia a orla estava uma bagunça (mais do que em qualquer domingo normal). Um dos manifestantes, uma mulher, trazia uma faixa escrita: "Brasil, teu problema não é ambiental, é a corrupção!".

Não demorou muito até eu me afastar dos manifestantes, eu ia na direção oposta e eles eram apenas meia dúzia. Mas a frase daquela placa não me saia da cabeça, e incomodava.

Se pensarmos que vivemos num país onde nem todo mundo tem o que comer, parece um absurdo fazermos campanhas para salvar os pinguins ou as tartarugas, não é mesmo?

A grande questão é que tanto o problema das tartarugas quanto das pessoas que passam fome é exatamente o mesmo.

No momento em que você lê esse texto, muitas crianças no Brasil estão nascendo. São 321 bebês a cada hora. Um bebê a cada 11 segundos. Para onde vão todos esses brasileirinhos?

De acordo com dados do IBGE, 8,5% dos brasileiros vivem em estado de extrema pobreza. Ou seja, são 16 milhões de pessoas neste país vivendo sem satisfazer suas necessidades básicas; de higiene, educação e saúde.

Toda essa desigualdade é resultado de um longo processo histórico, que resultou em alta concentração da renda por poucos e em uma série de governos corruptos que não geriram os fundo públicos da maneira correta. Falta educação, distribuição de renda, saneamento básico, geração de empregos. Intrinsecamente ligado a tudo isso estão nosso problemas ambientais; contaminação dos corpos d'água, construção de usinas hidrelétricas dizimando a biodiversidade em favor da produção de mais energia, desmatamento ilegal impune. Toda essa situação é mantida pela manipulação de uma sociedade majoritariamente não instruída, que contribui para a manutenção perpétua desses governos corruptos com seus votos.

Como mudar esse quadro? Precisamos urgentemente gerir nossos recursos públicos de maneira apropriada. Para isso, você e eu devemos aprender a votar melhor. E votar! E cobrar por educação, por saúde, por segurança. Somente uma sociedade mais educada será capaz de reduzir drasticamente o tamanho de sua população. Isso mesmo! Parece clichê, mas não há muito para onde fugir.

No fim das contas, somente uma sociedade pensante será capaz de dar o devido valor a sua biodiversidade, será capaz de avaliar que não precisamos somente ir em busca de novas fontes de energia, precisamos gastar menos energia! Uma sociedade mais instruída terá menos filhos inesperados, contribuindo para a diminuição da pobreza e da miséria, aumentando a dignidade humana, e dando espaço para as pessoas entenderem que tanto seres humanos quanto tartarugas têm exatamente o mesmo valor como vida nesse planeta.