Questão 3 Unicamp 2020 - 2ª fase - dia 2
Em 20 de julho de 1969, Neil Armstrong se tornou o primeiro homem a pisar na superfície lunar, após viajar a bordo da Apollo 11 com Edwin Aldrin e Michael Collins. O espaço é um desafio para a Biologia e vários experimentos na área vêm sendo realizados na Estação Espacial Internacional. Pesquisadores compararam o perfil de transcritos em plantas crescidas no espaço, o que permitiu avaliar como os organismos detectam a ausência de gravidade (ou a microgravidade) e desvendar os mecanismos fundamentais envolvidos na resposta das plantas ao voo espacial.
a) No contexto apresentado, o que é um transcrito? Considerando o processo de síntese proteica para o entendimento do metabolismo celular, qual é a limitação da análise exclusiva do perfil de transcritos?
b) As imagens (A) e (B) abaixo mostram plantas cultivadas em ambiente terrestre ou no espaço. Considerando seus conhecimentos sobre tropismo, identifique o ambiente em que cada planta cresceu e justifique a sua resposta.
a) Um transcrito consiste em uma molécula de RNA formada pela transcrição a partir de um segmento de DNA ativo denominado gene. Na maior parte das vezes, o transcrito é uma molécula de RNAm (mensageiro) que contém a informação responsável pela síntese de um peptídeo. Entretanto, os transcritos também podem ser moléculas de RNAr (ribossômico) ou RNAt (transportador) essenciais para a síntese proteica. Células de tipos diferentes devem gerar transcritos diferentes, mesmo sendo células com genomas idênticos e extraídas de um mesmo indivíduo. O que justifica a diferença nos transcritos gerados é a expressão gênica diferencial. Durante a diferenciação celular, há a definição de quais genes serão ativos em cada tipo celular, por isso, os genes ativos em um neurônio são diferentes dos genes ativos em uma célula da pele, e, portanto, os transcritos gerados por estas células irão diferir também. É de extrema importância salientar que os transcritos são gerados a partir apenas de genes ativos e que a maior parte dos cromossomos não é formada por genes! Os cromossomos humanos, por exemplo, abrigam aproximadamente 20 mil genes que correspondem à 1,5% de todo o DNA humano. Ou seja, 98,5% das bases nitrogenadas que formam os cromossomos humanos não formam genes e tampouco são transcritas.
As moléculas de RNAm originadas a partir da transcrição serão, posteriormente, traduzidas em peptídeos ou proteínas que podem ser detectáveis e são capazes de moldar o fenótipo de um organismo. Por exemplo, quando ativo, o gene da melanina será transcrito e traduzido, acarretando a formação da proteína melanina que irá determinar o fenótipo da pigmentação da pele.
A análise exclusiva dos transcritos oferece limitação uma vez que esta não corresponde a todos os genes existentes no individuo, afinal, apenas os genes ativos são transcritos; e nem à todas as bases nitrogenadas que formam os cromossomos do indivíduo, afinal, nem todas as bases formam genes.
Adicionalmente, de acordo com o texto, a análise dos transcritos foi feita a partir em plantas crescidas no espaço e, aparentemente, não houve comparação com os transcritos gerados em plantas cultivadas e crescidas na Terra (grupo controle). Na metodologia científica, a comparação só seria efetiva caso os transcritos das plantas do espaço e da Terra fossem comparados, assim, poderia ser feita uma análise de como a gravidade do espaço poderia interferir na formação de transcritos. A transcrição de genes não depende apenas dos genes que formam o genoma do ser vivo, mas também das condições fisiológicas e ambientais às quais o vegetal está submetido e que são capazes de interferir na transcrição.
Outro aspecto relevante é o fato dos transcritos não refletirem, necessariamente, na atividade metabólica dos vegetais, afinal os transcritos podem formar proteínas completas ou unidades proteicas que dependem de outros fatores e condições para controlar as diversas reações e vias metabólicas. Portanto, a análise dos transcritos pode fornecer pistas sobre a atividade metabólica do vegetal, porém, oferece diversas limitações conforme argumentos citados acima.
b) O tropismo é resultante da ação do hormônio auxina e consiste em um movimento vegetal orientado de acordo com o estímulo e pode ser de tipos diversos como o fototropismo (movimento orientado de acordo com a luz), tigmostropismo (movimento orientado de acordo com o toque) e geotropismo ou gravitropismo (movimento orientado de acordo com a gravidade. No caso da planta crescida no espaço, a ausência de gravidade ou a microgravidade irão interferir na direção de crescimento do geral, uma vez que em condições de gravidade do planeta Terra, o geotropismo prevê que:
- ocorra crescimento da raiz a favor da gravidade, fenômeno denominado geotropismo positivo
- ocorra crescimento do caule contra a gravidade, fenômeno denominado geotropismo negativo
Imagem: Lopes, Sônia. Bio 1: conect live. 3. Ed. São Paulo: Saraiva, 2018.
A imagem B mostra, nitidamente, o crescimento regular e orientado das raízes do vegetal, o que é resultado da presença da gravidade encontrada no ambiente terrestre. De forma contrária, a imagem A mostra o crescimento irregular e desordenado das raízes do vegetal cultivado no espaço, que, por não crescerem em um ambiente com gravidade significativa, não apresentam o geotropismo orientando o crescimento regular.