Unicamp 2022 - 2ª fase - dia 2

a) O bioma que apresenta a maior área queimada, de 1985 até 2020, é o Cerrado, característico da região central do Brasil (ocorre nos estados de Goiás, Tocantins, Maranhão, Piauí, Bahia, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais, São Paulo, Distrito Federal e Rondônia) e o segundo maior do país (ocupando 22% do território nacional). Esse domínio morfoclimático é definido como uma formação de clima tropical, com verões chuvosos e invernos secos, constituída por um misto de vegetação rasteira, arbustos, árvores e gramíneas que se desenvolve sobre um solo ácido e relevo suave ondulado, recortado por uma intensa malha hídrica (Figura 1).

Figura 1: Chapada dos Veadeiros (Goiás).  Por Victor T. Lourenço.

O Cerrado não é constituído por um único tipo de formação vegetal, mas sim por diferentes fitofisionomias, cuja predominância em determinado local depende de diversos fatores, como o tipo de solo e o regime de fogo, ou seja, a ocorrência de queimadas naturais. Estas ocorrem de forma esporádica e são importantes para o ciclo de vida de diversas espécies de plantas, uma vez que o fogo pode desencadear o processo de floração e favorecer a germinação das sementes.

O número de fitofisionomias do Cerrado varia entre os pesquisadores e cientistas, mas, de forma geral, podemos distinguir cerca de 12 tipos principais de vegetação, que podem ser citados como resposta ao item A: Mata Ciliar, Mata de Galeria, Mata Seca e Cerradão (formações florestais); Cerrado stricto sensu, Parque de Cerrado, Palmeiral e Vereda (formações savânicas); Campo Sujo, Campo Limpo e Campo Rupestre (formações campestres).

A principal motivação para a ação antrópica associada às queimadas no Cerrado é a abertura de novas áreas para a agropecuária e para a silvicultura, sendo o cultivo de soja a principal atividade econômica desenvolvida na região.

b) O bioma retratado no texto, que se estendia originalmente por 17 estados do país, perfazendo 15% do território brasileiro e que atualmente possui apenas 12% de sua cobertura original, é a Mata Atlântica. Esse domínio morfoclimático possui uma grande riqueza de espécies, muitas das quais são endêmicas (só ocorrem nessa ecorregião). Devido ao elevado grau de endemismo e à pequena área restante de cobertura nativa, a Mata Atlântica é considerada um hotspot, ou seja, uma ecorregião prioritária para a conservação (Figura 2)Figura 2: Serra do Mar (São Paulo). Por Victor T. Lourenço.

A árvore mais emblemática da Mata Atlântica, descrita no texto, é o pau-brasil (Caesalpinia echinata). Essa espécie ocorre principalmente nas regiões de Mata Atlântica compreendidas entre os estados do Rio Grande do Norte e do Rio de Janeiro, tendo sido intensamente explorada entre os séculos XVI e XVIII, com a finalidade de se extrair o corante vermelho presente no cerne do seu tronco. O corante era usado para tingir tecidos e na confecção de tinta para escrita.

As aves são importantes na recuperação de áreas degradadas devido ao seu papel como dispersores de sementes. Muitas espécies desse grupo de vertebrados se alimentam de frutos (são frugívoras), de modo que as sementes neles contidas atravessam intactas o sistema digestório e são eliminadas junto com as fezes. Como esses animais, de forma geral, percorrem grandes distâncias em voo, as sementes são espalhadas por uma grande área, o que favorece a ocupação de novas regiões pelas plantas, além de propiciar melhores condições para a germinação das sementes e para o recrutamento das plântulas. Poleiros artificiais podem ser empregados em projetos de recuperação de áreas degradadas, uma vez que as aves os utilizam para repousar ou forragear, aumentando a chuva de sementes no local, bem como o banco de sementes do solo.

a) No sistema respiratório humano o caminho do ar até os alvéolos está a seguir: narinas, cavidade nasal, faringe (nasofaringe, orofaringe, e laringofaringe), laringe, traqueia, brônquios, bronquíolos, alvéolos. O candidato poderia escolher e citar qualquer das estruturas listadas acima após a cavidade nasal e antes dos alvéolos.

Em grande parte da árvore respiratória, o trecho da laringe, traqueia, brônquios e bronquíolos é revestida por um tecido epitelial mucoso e ciliado, o qual possui a função de reter o material particulado do ar e varrê-lo em direção ascendente até a faringe, atuando, portanto, como um filtro protetor que evita a obstrução dos alvéolos, localizados mais adiante na árvore. O material particulado mais fino, quando não retido pelo tecido descrito, pode chegar até a luz alveolar, sendo fagocitado por células móveis que colonizam esse espaço, os macrófagos, que também colaboram com a limpeza do sistema respiratório. No entanto, conforme mencionado na questão, quanto menor a dimensão do material particulado, maior será sua propensão de chegar ao epitélio pulmonar e causar danos, já que a atividade fagocitária do macrófago pode não ser suficiente para capturá-lo. De acordo com os pesquisadores, o material particulado com diâmetro menor que $10 \mu m \left(P{M}_{10}\right)$ seria capaz de causar dano ao DNA das células alveolares e promover o câncer de pulmão, já que é o DNA a molécula responsável pelo controle das características celulares e de todo o funcionamento metabólico. As alterações citadas, além de alterar o funcionamento normal da célula, interferem na capacidade da célula de controlar o seu próprio ciclo celular, resultando em células com ciclos curtos de divisão e com características teciduais incompatíveis com o órgão na qual se encontram. Tal grupo de células anormais e que se multiplicam rapidamente configuram o câncer.  

b) Tabela preenchida, conforme solicitado na questão. 

As minhocas respiram por respiração cutânea, que é aquela na qual as trocas gasosas ocorrem em toda a superfície celular. Após a entrada do O₂ na superfície, por difusão simples, o gás penetra os capilares e é levado pelo sistema circulatório até as células mais distantes.  No caranguejo, um animal aquático, as trocas gasosas ocorrem em uma estrutura delgada e vascularizada, que fica em contato com a água e chamamos de brânquias; neles o sistema circulatório, que é aberto, se encarrega de distribuir o O₂ capturado da água até as células mais profundas. No Beija-flor a respiração pulmonar, com pulmões do tipo parabronquiais, os quais estão associados a quatro pares de grandes sacos aéreos, já na Baleia azul os pulmões são alveolares, assim como o dos humanos. Na respiração pulmonar o ar chega até os alvéolos, local onde ocorre a hematose, e dali em diante o sistema circulatório se encarrega de fazer a distribuição do O₂.

a) A vacina Coronavac é constituída pelo vírus inativado. Quando o sistema imunológico trava contato com o patógeno, a presença de seus antígenos é percebida pelos linfócitos T auxiliadores (CD4+), os quais têm como função a ativação de linfócitos B, presentes principalmente no baço e nos linfonodos do sistema linfático. Após ativados, os linfócitos aumentam de tamanho, criam clones e começam a liberar nos tecidos uma grande quantidade de anticorpos, passando a ser chamados de plasmócitos. Portanto, as células que produzem anticorpos são os plasmócitos, que surgem por diferenciação dos linfócitos B.

Além dos plasmócitos, outras células também são produzidas pela sensibilização do sistema imune. Alguns linfócitos se diferenciam em células de memória e armazenam as informações relacionadas com o antígeno específico. Essas células permitem que, no futuro, a resposta imune baseada em anticorpos seja mais intensa e mais rápida, impedindo a manifestação da doença ou evitando os sintomas mais graves, no caso do contato real com o patógeno. Além da resposta mediada por anticorpos, os linfócitos podem estar relacionados a uma outra modalidade de resposta: os linfócitos T citotóxicos (CD8+), por exemplo, possuem a capacidade de rastrear as células infectadas por vírus com a finalidade de matá-las e impedir que o patógeno complete o seu ciclo replicativo. Portanto, a não identificação de anticorpos em exames clínicos não indica, necessariamente, que a vacina não tenha funcionado, o que desmonta as informações equivocadas veiculadas nos grupos de WhatsApp.

b) Evolução convergente é um fenômeno evolutivo no qual duas espécies ou linhagens, de forma geral filogeneticamente distantes, desenvolvem de maneira independente estruturas semelhantes, que desempenham a mesma função. Essas estruturas semelhantes, que surgiram de forma independente em cada espécie ou linhagem, são chamadas de análogas e não apresentam a mesma origem embrionária (em se tratando de plantas ou animais). A origem das estruturas análogas por evolução convergente é fruto de pressões seletivas similares atuando sobre espécies diferentes que compartilham o mesmo tipo de ambiente. Dois exemplos desse fenômeno são as asas de aves, morcegos e insetos (Figura 1) e os acúleos das roseiras e espinhos dos Citrus.

Figura 1: Evolução convergente em animais alados. Por Victor T. Lourenço.

Conforme os vírus da espécie SARS-CoV-2 se replicam nas células, o seu material genético, constituído por RNA, é duplicado. Porém, erros acontecem durante o processo de replicação pela RNA replicase e, caso não sejam corrigidos, tornam-se mutações, que são passadas para as partículas virais recém-produzidas. Algumas dessas mutações conferem aos vírus características vantajosas, aumentando sua capacidade de reprodução, como está acontecendo com as variantes detectadas nos últimos dois anos. As novas variantes estão se tornando predominantes ao longo do tempo porque estão sendo selecionadas pelo ambiente do corpo humano e pelo ambiente humano externo, desse modo, cepas que apresentam uma taxa de transmissão mais alta, ou seja, cepas que possuem mutações que as tornam mais transmissíveis passam a ser predominantes. Um exemplo, a variante ômicron do SARS-CoV-2 é três vezes mais transmissível entre as pessoas do que a variante delta.

a) O crossing-over abordado na questão é um evento que ocorre na prófase I da meiose, um processo de divisão celular que é dividido em meiose I e meiose II, sendo que cada uma dessas etapa pode ser subdividida nas fases de prófase, metáfase, anáfase e telófase, nas quais ocorrem diferentes eventos. Na prófase I da meiose, um dos eventos observados é o pareamento dos cromossomos homólogos (sinapse) e a troca de partes cromossômicas pode ser visualizada microscopicamente por meio da observação de quiasmas, que ilustra o local de ocorrência do crossing-over. Os cromossomos permanecem unidos enquanto se movem para a placa metafásica e na metáfase ocorre a quebra das proteínas que unem os braços das cromátides-irmãs, que permite que os homólogos com cromátides recombinantes se separem. Posteriormente, ocorre a separação dos cromossomos homólogos na anáfase I e a telófase que finaliza a meiose I e forma células haploides, contendo apenas um único cromossomo duplicado de cada um dos pares.

Adaptado de: BIOLOGIA de Campbell. Coautoria de Jane B. Reece et al. 10. ed. Porto Alegre: ArtMed, 2015. E-BOOK. (1 recurso online). ISBN 9788582712306. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/9788582712306. Acesso em: 10 jan. 2022.

Assim, por meio da análise das fases meiose I, é possível concluir que Bárbara McClintock, pesquisadora que observou microscopicamente os cromossomos na prófase I, visualizou os quiasmas obtendo sucesso em seus experimentos. Já Lowell Fitz Randolph não visualizou os quiasmas, pois na metáfase I as cromátides recombinantes já estavam separadas.

A variabilidade genética é dada por meio de mutações, que gera novos alelos, pela segregação independente dos cromossomos na meiose e também pela recombinação gênica promovida pelo crossing-over . Dessa forma, o crossing-over é um dos principais mecanismos que gera a variabilidade genética, pois possibilita a troca de segmentos de DNA entre cromossomos homólogos e possibilita a recombinação gênica, que forma cromossomos com constituição genética diferente dos cromossomos parentais. 

b) De acordo com a descendência obtida no cruzamento F1, é possível concluir que um dos parentais é triplo-heterozigoto com ligação cis (FGH/fgh) e o outro triplo-homozigoto recessivo (fgh/fgh). Essa conclusão é possível, pois os gametas parentais são formados em maior frequência gerando 80% dos descendentes, que apresentam fenótipos relacionados aos genótipos F G H (FfGgHh) e f g h (ffgghh). Os gametas Fgh e fGh, são formados por meio da recombinação entre os genes F e G, sendo que a proporção de descendentes com fenótipos F g h (Ffgghh) e f G h (ffGghh) indica uma taxa de recombinação de 5%, entre esses dois genes. Já os gametas FGh e fgH são formados por meio da recombinação entre G e H, sendo que a proporção de descendentes com fenótipos F G h (FfGghh) e f g H (ffggHh) indica uma taxa de recombinação de 15%, entre esses dois genes. Assim, a porcentagem de recombinação pode ser utilizada para a determinação da distância entre os genes, mensurada em unidades de recombinação (UR) que é de  5 UR entre F e G e de 15 UR entre G e H.

Mapa cromossômico

De acordo com a Segunda Lei de Mendel (Lei da segregação independente), se não estivessem em ligação gênica, os alelos desses três genes estariam em cromossomos diferentes e segregariam de maneira independente, resultando na formação dos 8 tipos de gametas (FGH, FGh, FgH, Fgh, fGH, fGh, fgH e fgh) nas mesmas proporções. Assim, a porcentagem dos descendentes com os diferentes fenótipos apresentados seria igual a 12,5% para cada.

a) A fotossíntese é o processo metabólico responsável por converter compostos inorgânicos e de baixa energia ($C{O}_2$ e $H_{2}O$) em compostos orgânicos de alta energia (carboidratos), utilizando a luz solar. A fotossíntese é dividida em duas etapas: I- fase clara ou fotoquímica, que acontece nos tilacoides do cloroplasto e que é responsável pela síntese de ATP e NADPH a partir da fotólise da água e da fotofosforilação; e II- fase escura, fase química ou ciclo de Calvin-Benson, que acontece no estroma do cloroplasto e que é responsável pela síntese de gliceraldeído-3-fosfato, ou G3P (monossacarídeo de 3 carbonos), a partir do $C{O}_2$ do ar e do ATP e do NADPH produzidos durante a fase clara.

Portanto, a fotossíntese pode ser expressa como uma reação enzimática de carboxilação, uma vez que, durante a etapa inicial do ciclo de Calvin, a enzima RuBisCO fixa o $C{O}_2$ sob a forma de um composto orgânico conhecido como 3-fosfoglicerato (3-PGA). Assim sendo, pela análise do gráfico A, deduz-se que a espécie 1 possui o metabolismo fotossintético com maior afinidade pelo $C{O}_2$, já que, para uma mesma concentração de gás carbônico, a taxa fotossintética (ou fotossíntese relativa) da espécie 1 é maior do que a taxa fotossintética da espécie 2.

b) Os estômatos são poros especializados presentes nas folhas e, algumas vezes, no caule, das plantas terrestres. A principal função dos estômatos é regular a entrada de $C{O}_2$ para o interior da folha e a saída de $O_2$ para o ar, bem como a taxa de transpiração das plantas (ou seja, a perda de água sob a forma de vapor). Os estômatos são formados por um par de células, chamadas de células-guarda, e por uma abertura chamada de ostíolo, cujo tamanho é regulado pelo grau de turgescência das células-guarda: quando elas estão túrgidas, o estômato permanece aberto; quando elas estão flácidas, o estômato permanece fechado (Figura 1).

Figura 1: Estômatos na superfície foliar e seu papel nas trocas gasosas.

A abertura e o fechamento dos estômatos são regulados por três fatores principais: disponibilidade de água no solo; luz; e concentração de $C{O}_2$ no interior da folha. Assim, quanto mais água estiver disponível no solo, quanto mais iluminado estiver o ambiente, ou quanto menor for a concentração de gás carbônico no mesófilo foliar, mais abertos estarão os estômatos. Porém, a concentração de $C{O}_2$ no ar atmosférico pode ser inversamente proporcional à abertura relativa dos estômatos, uma vez que a taxa de difusão do $C{O}_2$ para o interior da folha aumenta conforme aumenta a saturação de $C{O}_2$ na atmosfera.

Como a eficiência do uso da água pelas plantas é calculada pela relação entre a fotossíntese relativa e a abertura estomática relativa, pode-se deduzir que, em uma atmosfera com 800 ppm de $C{O}_2$, a espécie que possuiria a maior eficiência do uso da água é a espécie 2. Assim, temos:

• Eficiência do uso da água pela espécie 1 = 100% (fotossíntese relativa) / 40% (abertura estomática relativa) = 2
• Eficiência do uso da água pela espécie 2 = 50% (fotossíntese relativa) / 10% (abertura estomática relativa) = 5

Portanto, a espécie 2 é mais tolerante ao estresse hídrico do que a espécie 1, podendo ocupar regiões mais áridas ou com menor disponibilidade de água no solo.

A questão aborda uma das possíveis medidas profilática para o controle da dengue com a utilização da bactéria Wolbachia, que é um microrganismo presente em cerca de 60% dos insetos, mas ausente no mosquito Aedes aegypti. A bactéria é inserida nos ovos do mosquito e reduz a capacidade de transmissão de diferentes viroses.

Fonte: https://www.nea.gov.sg/corporate-functions/resources/research/wolbachia-aedes-mosquito-suppression-strategy/wolbachia-aedes-mosquito-suppression-strategy-how-it-works

https://www.rets.epsjv.fiocruz.br/noticias/metodo-wolbachia-uma-iniciativa-inovadora-de-combate-doencas-transmitidas-por-mosquitos

a) A dengue é uma virose transmitida pelo mosquito Aedes aegypti, sendo que, por ser uma doença transmitida por vetor, as principais medidas profiláticas se baseiam no controle da população dos mosquitos transmissores da doença. No entanto, a questão aborda um outro método, complementar aos existentes, que é capaz de reduzir a capacidade de transmissão da dengue por mosquitos infectados, o que leva a uma redução expressiva dos casos de dengue. O método utilizado é um exemplo de controle biológico, já que utiliza a Wolbachia para a redução da carga viral no mosquito transmissor, já que a bactéria compete por recursos e dificulta a replicação do vírus da dengue, bem como de outros vírus. Dessa forma, mesmo que o mosquito esteja infectado a carga viral é pequena e a chance de transmissão diminui. O controle biológico é uma alternativa vantajosa que evita a utilização de substâncias químicas, como os larvicidas ou inseticidas, que podem contaminar o ambiente água e solo, bem como entrar nas cadeias alimentares por meio da bioacumulação. Ainda, é possível que ocorra a biomagnificação atingindo proporções maiores ao longo dos diferentes níveis tróficos da cadeia alimentar.

b) A Amazônia se localiza na região equatorial e possui clima quente e úmido. Considerando que o mosquito Anopheles, transmissor da malária, é holometábolo e necessita de água parada para a deposição de ovos e desenvolvimento da fase larval, esse ambiente com altas taxas de precipitação e umidade é propício para a reprodução do inseto. A característica morfológica que possibilita a colonização e ampla distribuição geográfica desses mosquitos, que é compartilhada com muitos outros insetos é a presença de asas, a qual possibilita a locomoção mais eficiente e a migração para outros ambientes. Além disso, essa estrutura facilita a fuga de predadores, o que garante maior sobrevivência para o inseto.