Palavra de Sá

Esperma de rato orbitando a Terra pode ser o futuro da humanidade?

Os últimos anos têm sido difíceis no planeta Terra, com uma pandemia se espalhando pelo globo e uma série de ondas de calor e desastres naturais quebrando recordes.

Eventos como esses são bons exemplos de por que os humanos precisam encontrar um novo lugar para viver, segundo defensores dessa ideia futurista. Postos avançados na Lua ou em Marte poderiam atuar como uma apólice de seguro contra a extinção devido a catástrofes ou autodestruição, dizem eles.

Mas há muito que não sabemos sobre nossa capacidade de sobreviver e prosperar no espaço — incluindo se podemos nos reproduzir. Agora, esperma de camundongo liofilizado, armazenado a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) em uma caixa de proteção contra radiação, pode ajudar a nos dar uma melhor compreensão da capacidade dos mamíferos de procriar fora da Terra.

Quando as amostras voltarem à terra firme no próximo ano, Teruhiko Wakayama, professor do Centro de Biotecnologia Avançada da Universidade de Yamanashi, irá estudá-las para determinar o impacto do ambiente espacial e se podem ser usadas para gerar descendentes saudáveis.

Em seu laboratório no Japão, Wakayama está desenvolvendo um dispositivo que permitirá aos astronautas realizar fertilização in vitro (FIV) em roedores a bordo da ISS nos próximos anos. No final das contas, os experimentos podem ajudar a salvar a humanidade, ele diz.

 “Nosso objetivo é estabelecer um sistema para preservar de forma segura e permanente os recursos genéticos da Terra em algum lugar no espaço — seja na Lua ou em outro lugar — para que a vida possa ser revivida mesmo se a Terra enfrentar uma destruição catastrófica.”

Pode parecer saído de um filme de ficção científica, mas Wakayama há muito tempo vem ultrapassando fronteiras com seus estudos reprodutivos. Em 1997, ele e outro acadêmico desenvolveram um método inovador que usaram para clonar o primeiro camundongo do mundo a partir de células adultas.

Ele liderou um estudo sobre o desenvolvimento de embriões de camundongo no espaço — algo que anteriormente só havia sido feito com criaturas como anfíbios e peixes. E ele e sua equipe foram pioneiros em um método de liofilização usado para enviar esperma de camundongo à ISS, onde foi armazenado em um freezer por até seis anos. Quando as amostras voltaram à Terra, os pesquisadores as reidrataram e produziram bebês camundongos saudáveis.

A partir desse estudo, determinaram que o esperma liofilizado poderia permanecer viável por 200 anos no espaço. Embora isso seja impressionante, Wakayama diz que é “absolutamente insuficiente para nosso futuro”. Com suas últimas amostras espaciais, ele está usando um novo dispositivo para proteger o esperma armazenado em temperatura ambiente da radiação, para ver se seria possível armazenar amostras no espaço indefinidamente.

·        De “Chix in Space” às baratas cósmicas

Por décadas, cientistas têm enviado criaturas terrestres ao espaço para estudar como a microgravidade e a radiação cósmica impactam processos biológicos — incluindo reprodução.

Em 1989, por exemplo, 32 ovos de galinha fertilizados foram enviados à órbita para estudar como se desenvolveriam sem gravidade, em um experimento patrocinado pela rede americana de fast-food KFC, e apelidado de “Chix in Space”.

Girinos nascidos no Ônibus Espacial Endeavour em 1992 tornaram-se os primeiros vertebrados a passar os primeiros dias de vida no espaço. Lá, eles nadavam erraticamente e lutavam para encontrar bolhas de ar para respirar.

E em 2007, uma barata chamada Nadezhda (que significa “Esperança” em russo) deu à luz 33 descendentes concebidos em órbita. Eles eram majoritariamente normais, exceto por exoesqueletos anormalmente escuros.

“Vimos que a maioria das fases específicas do ciclo reprodutivo pode ocorrer no espaço, pelo menos em uma espécie ou duas, nem sempre com completo sucesso”, disse Virginia Wotring, professora da Universidade Espacial Internacional, uma instituição privada sem fins lucrativos em Estrasburgo, França, dedicada à educação espacial.

Peixes medaka, um pequeno peixe nativo de arrozais, pântanos e lagoas no Japão, e caramujos, completaram todo o ciclo de reprodução no espaço, disse Wotring. “Passar para mamíferos é o próximo passo natural, para ver quais partes funcionarão”, acrescentou.

Quanto aos camundongos, o esperma liofilizado que Wakayama está atualmente armazenando a bordo da ISS retornará à Terra em 2025 para estudo. “Nosso objetivo é preservar [células reprodutivas] em temperatura ambiente para sempre”, diz ele.

·        Sustentando os moradores do espaço

Os humanos ainda estão longe de se tornarem uma espécie multiplanetária, mas estamos progredindo. O programa Artemis, liderado pela NASA, levará astronautas de volta à lua no final de 2026, pela primeira vez desde 1972, com o objetivo de desenvolver uma presença contínua. E se as previsões de Elon Musk, fundador da SpaceX, estiverem corretas, a primeira missão tripulada a Marte poderá estar a caminho nos próximos quatro anos.

Cientistas já sabem que as viagens espaciais podem causar estragos no corpo humano. A radiação cósmica pode causar mutações no DNA que aumentam o risco de câncer e provocam outras enfermidades. A microgravidade pode causar problemas de visão, enfraquecimento do sistema imunológico e perda de massa muscular e óssea. Isso significa que existem preocupações mais urgentes do que a reprodução, diz Wotring. “Há outras informações que precisamos agora para cuidar dos astronautas que estamos enviando ao espaço”, afirma ela. “Isso tem que ser prioridade.”

Mas Wakayama acredita que seu trabalho será crucial conforme os humanos passarem mais tempo no espaço. DNA danificado em espermatozoides e óvulos, por exemplo, poderia transmitir anormalidades genéticas para a próxima geração, ele diz. E sem a força direcional da gravidade, um embrião fertilizado pode não se desenvolver adequadamente. “A formação do sistema nervoso e o desenvolvimento dos membros… não sabemos se isso acontecerá adequadamente na microgravidade, onde não há em cima nem embaixo”, explica.

Ele acrescenta que o trabalho poderia ser replicado e desenvolvido para outras espécies, o que poderia ser útil para transportar animais como cães para companhia e gado para alimentação em outros planetas. Wakayama planeja continuar estudando camundongos. Seu projeto de FIV foi aceito pela agência espacial japonesa, mas o dispositivo que será usado para completar a FIV ainda está em desenvolvimento. Ele espera que esteja pronto para lançamento à ISS dentro de dois anos.

“Em filmes de ficção científica, as pessoas vivem em outros planetas e bebês nascem, mas ainda nem sabemos se isso é possível”, diz ele. Ele espera que seus experimentos possam ajudar a esclarecer se os humanos podem se reproduzir e se desenvolver normalmente no ambiente hostil do espaço. “Se pudermos confirmar isso, trará tranquilidade”, diz Wakayama. “E se não funcionar, precisamos entender como abordar esse desafio.”

 

¨      Genoma de tubarão que vive até 500 anos pode revelar segredos da longevidade

O tubarão-da-Groenlândia é conhecido por ser elusivo, escondendo efetivamente por anos suas características mais surpreendentes. As criaturas lentas habitam principalmente as águas profundas e frias do Atlântico Norte e do Oceano Ártico, e são os únicos tubarões capazes de suportar temperaturas congelantes durante todo o ano. Alguns indivíduos da espécie podem estar nadando lá desde os tempos coloniais — e os pesquisadores estão apenas começando a desvendar como.

Devido ao metabolismo lento do animal marinho, os cientistas há muito suspeitavam que o tubarão-da-Groenlândia tinha uma vida excepcionalmente longa, mas não havia como determinar a magnitude exata até recentemente. Pesquisa publicada em 2016 determinou que os tubarões são os vertebrados mais longevos, provavelmente vivendo cerca de 400 anos, com estimativas variando de 272 a mais de 500 anos. Agora, um estudo diferente visa entender o mecanismo por trás dessa longevidade.

Uma equipe internacional de cientistas tornou-se a primeira a mapear o genoma do tubarão-da-Groenlândia, sequenciando cerca de 92% de seu DNA e fornecendo insights sobre o funcionamento interno do peixe de vida longa. A montagem, a representação computacional de seu genoma, não apenas acrescenta ao que se sabe sobre a estrutura dos tubarões e como seus corpos funcionam, mas também fornece pistas sobre por que os animais têm tal poder de permanência, disseram os pesquisadores.

 “Apenas com a montagem do genoma podemos realmente entender quais mutações, por exemplo, se acumularam no tubarão que levaram a essa enorme longevidade”, disse o Steve Hoffman, autor da nova pesquisa sobre o tubarão-da-Groenlândia e biólogo computacional do Instituto Leibniz sobre Envelhecimento na Alemanha. “Para esse fim, este genoma é uma espécie de ferramenta, se você quiser, que permite a nós, e claro também a outros pesquisadores, olhar para esses mecanismos moleculares de longevidade.”

Os autores do estudo divulgaram suas descobertas como um pré-print — um artigo científico que não passou pelo processo de revisão por pares — enquanto convidam mais cientistas para estudar o genoma e conduzir suas próprias análises do DNA do tubarão, disse Hoffman.

Existem poucas espécies de animais que vivem mais do que os humanos, particularmente em comparação com nosso peso e tamanho corporal. Ao estudar os mecanismos de longevidade do tubarão-da-Groenlândia, os cientistas também poderiam obter mais insights sobre como potencialmente estender a vida humana, disseram os autores.

<><> Genoma dos tubarões-da-Groenlândia

Os tubarões-da-Groenlândia crescem a uma taxa extremamente lenta de menos de 1 centímetro por ano, mas eventualmente podem atingir mais de 6 metros de comprimento, e não atingem a maturidade sexual até terem mais de um século de idade. Suspeita-se que os mais velhos da espécie possam sobreviver por mais de meio milênio.

Os autores do estudo descobriram que o genoma do tubarão é extraordinariamente grande, duas vezes maior que o humano e maior que qualquer outro genoma de tubarão sequenciado até hoje. Os pesquisadores estão analisando o genoma para explorar o que seu grande tamanho pode significar para a longevidade do tubarão.

Um motivo para um genoma mais longo pode estar relacionado à capacidade do tubarão de reparar seu DNA, uma característica comumente vista em outras espécies com longevidade excepcional, incluindo o rato-toupeira-pelado, o roedor mais longevo que vive até 30 anos ou mais, e certas espécies de tartarugas que podem viver mais de 100 anos.

O tubarão-da-Groenlândia é único, pois uma grande quantidade — mais de 70% — de seu genoma é composta por genes saltadores, que podem se mover dentro da sequência de DNA duplicando-se, às vezes criando mutações. Frequentemente, essas duplicações são referidas como parasitas genéticos devido a seus potenciais efeitos nocivos, incluindo doenças genéticas como o câncer.

No entanto, parece que no tubarão-da-Groenlândia, os genes que reparam o DNA têm atuado como genes saltadores, distribuindo-se no genoma e desacelerando o processo de envelhecimento ao consertar o DNA danificado. Como resultado, “o efeito prejudicial desses elementos transponíveis (genes saltadores) não é apenas cancelado, mas talvez até revertido, de modo que a integridade do genoma é ainda melhor no tubarão-da-Groenlândia”, disse o autor principal Dr. Arne Sahm, bioinformático e professor júnior da Universidade Ruhr de Bochum na Alemanha.

Os autores sugerem que os genes de reparo do DNA nas espécies em algum momento evoluíram a capacidade de se multiplicar, contribuindo ainda mais para o reparo do DNA e, consequentemente, para a longevidade. Os pesquisadores querem explorar e analisar mais profundamente o DNA do tubarão-da-Groenlândia, comparando seu genoma com outras espécies de tubarões e peixes de vida mais curta, para fornecer evidências adicionais para essa característica única, disse Hoffman.

<><> Estudando o tubarão-da-Groenlândia

Antes dos pesquisadores sequenciarem o genoma do tubarão-da-Groenlândia, apenas cerca de 10 genomas estavam disponíveis para todos os elasmobrânquios — uma subclasse de peixes que inclui tubarões, raias e arraias — disse a Dra. Nicole Phillips, professora associada de ecologia e biologia organísmica da Universidade do Sul do Mississippi em Hattiesburg. Phillips não esteve envolvida na pesquisa conduzida por Hoffman, Sahm e sua equipe.

“Quanto mais genomas de alta qualidade forem sequenciados, melhor poderemos entender as bases genéticas das características compartilhadas e únicas desse grupo ancestral”, disse Phillips por e-mail. “A identificação da base genética da longevidade em diferentes espécies, incluindo tubarões de vida longa, permite aos pesquisadores compreender a biologia do envelhecimento e da longevidade.”

Devido à preferência dos tubarões por águas profundas, historicamente a maioria das informações sobre o tubarão-da-Groenlândia veio de registros de pesca comercial. Na última década, os pesquisadores têm usado cada vez mais vídeos, incluindo veículos operados remotamente e câmeras com iscas, além de observações em espécimes capturados para pesquisar o esquivo tubarão.

Para sequenciar e estudar a composição genética do tubarão, os autores eutanasiaram vários espécimes para obter amostras de tecido, para as quais tinham uma permissão de pesquisa. Mas os cientistas esperam que seu trabalho no genoma do tubarão-da-Groenlândia ajude na conservação da espécie, disse Hoffman. O tubarão-da-Groenlândia está atualmente listado como vulnerável na Lista Vermelha de Espécies Ameaçadas da União Internacional para a Conservação da Natureza, com sua última avaliação em junho de 2019.

“Os autores conseguiram obter insights sobre um animal que realmente ocupa um lugar único na árvore evolutiva da vida. É muito ancestral e, portanto, poderia basicamente representar, pelo menos em tubarões, potencialmente como todos os genomas evoluíram, porque fornece este instantâneo de um genoma realmente interessante e muito especializado”, disse a Dra. Toby Daly-Engel, professora associada de engenharia oceânica e ciências marinhas do Instituto de Tecnologia da Flórida em Melbourne e diretora do Laboratório de Conservação de Tubarões da Florida Tech. Daly-Engel não esteve envolvida na pesquisa.

“Por um lado, acho que o insight sobre esses genes saltadores é realmente interessante e, por outro lado, não é surpreendente que estejam vendo coisas que nunca vimos antes”, acrescentou, “porque mesmo que tenhamos sequenciado outros genomas de tubarões, as espécies de tubarões são tão diferentes umas das outras que podemos esperar novidades com cada espécie.”

<><> Prolongando a vida humana

Em pesquisas anteriores, os cientistas conseguiram estender a vida útil de certas espécies de vida curta, como moscas e camundongos, usando modificações genéticas. Ao pesquisar mais espécies longevas, os cientistas podem ter uma melhor compreensão do processo de envelhecimento para todas as espécies e as ferramentas que potencialmente poderiam ser aplicadas para prolongar a vida humana, disse Sahm.

“A evolução nem sempre escolhe o mesmo caminho. Então, se, digamos, o objetivo é ter um melhor reparo do DNA, mas isso pode ser alcançado por múltiplos mecanismos, e os mecanismos são diferentes em ratos-toupeira, baleias e tubarões, precisamos aprender sobre todos eles e então ver quais podemos talvez adaptar mais facilmente para uso humano”, disse a Dra. Vera Gorbunova, professora de medicina e biologia da Universidade de Rochester em Nova York e autora principal de um estudo de 2023 que usou genes transferidos de rato-toupeira-pelado para estender a vida útil de camundongos. Gorbunova não esteve envolvida na pesquisa do tubarão-da-Groenlândia.

“Uma vez que os pesquisadores entendam o mecanismo… então podemos ver se podemos desenvolver um medicamento específico para atingir esta enzima do genoma desta maneira”, acrescentou. “Você pode sonhar com terapia gênica, talvez possamos dar às pessoas um gene do tubarão-da-Groenlândia, mas isso pode ser mais uma abordagem tipo ficção científica, mas algo mais prontamente traduzível seria, bem, talvez possamos desenvolver um medicamento que atinja um gene humano e o faça funcionar um pouco mais como o de um tubarão-da-Groenlândia. E isso… melhoraria o reparo do DNA em humanos.”

Existem muitas influências ambientais que danificam o DNA humano, como a luz solar ou o tabagismo. Ao aprender mais sobre a técnica única de reparo de DNA do tubarão-da-Groenlândia, os cientistas podem começar a estudar como essa característica contribui para outros fatores de retardo do envelhecimento, como a supressão de tumores nas células do tubarão-da-Groenlândia, bem como os possíveis efeitos nas células de outras espécies, incluindo a nossa, disse Sahm.

“Se realmente queremos aumentar significativamente a expectativa de vida humana, ou talvez ainda melhor, estender a porcentagem de nossa vida em que estamos realmente saudáveis, em forma e podemos fazer as coisas… é bom observar os truques de animais muito longevos”, acrescentou ele, “como eles mudam seu sistema como um todo, quais estratégias eles usam e então aprender com… essas estratégias.”

 

Fonte: CNN Brasil