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20-07-2017 : Relatório

A engenharia genética deveria ser utilizada como ferramenta de conservação?

Pesquisadores estão estudando formas de utilizar a biologia sintética para fins de conservação, tais como a erradicação de espécies invasoras ou o fortalecimento do coral em perigo de extinção. No entanto, os ecologistas estão preocupados com questões éticas e com as consequências indesejadas desta nova tecnologia que adultera os genes.

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ILUSTRAÇÃO POR LUISA RIVERA/YALE E360

O esforço mundial para devolver às ilhas sua fauna original, erradicando ratos, porcos e outras espécies invasoras, foi uma das grandes conquistas ambientais da nossa época. A reintrodução de animais e espécies selvagens foi um sucesso total em centenas de ilhas cujas espécies locais, e a ponto de serem extintas, estão ressurgindo e as escassas colônias de aves estão, de repente, experimentando um aumento em suas antigas áreas de nidificação.

Mas estas campanhas de restauração são, frequentemente, caras demais e emocionalmente tensas, com os ecologistas com medo de intoxicar acidentalmente a fauna autóctone e os defensores dos direitos dos animais opondo-se, às vezes firmemente, à ideia como um todo. Mas, o que aconteceria se fosse possível livrar as ilhas das espécies invasoras sem matar nenhum animal e com um custo muito inferior aos métodos atuais?

Essa é a tentadora —mas também preocupante— promessa da biologia sintética, uma espécie de tecnologia para um Admirável Mundo Novo que aplica os princípios da engenharia às espécies e aos sistemas biológicos. É engenharia genética, porém tornada mais fácil e mais precisa por meio da nova tecnologia de edição do genoma chamada CRISPR, que os ecologistas poderiam utilizar para inserir uma sequência de DNA concebida para prejudicar uma espécie invasora ou para ajudar uma espécie autóctone a se adaptar a um clima mutável. A gene drive, outra ferramenta nova, poderia, então, disseminar um traço introduzido em uma população de forma muito mais rápida do que a genética mendeliana convencional poderia jamais ter previsto.

A biologia sintética, também chamada de BioSin, já representa um mercado de muitos bilhões de dólares, destinados aos processos de fabricação de produtos para farmacêutica e química, biocombustíveis e agricultura. Porém, muitos ecologistas consideram alarmante a possibilidade de utilizar métodos BioSin como uma ferramenta para proteger o mundo natural. Jane Goodall, David Suzuki e muitos outros assinaram uma carta avisando que o uso de métodos de biologia sintética oferece aos “técnicos a possibilidade de intervir na evolução, de traçar o destino de toda uma espécie, de modificar radicalmente os ecossistemas e de desencadear mudanças ambientais em uma escala tal, que nunca antes se acreditou ser possível”. Os signatários da carta afirmam que essa “poderosa e potencialmente perigosa tecnologia… não deveria ser promovida como uma ferramenta de conservação”.

Tanto os ecologistas quanto
os engenheiros da biologia sintética precisam superar o que hoje é uma ignorância mútua, afirma um ecologista.

Por outro lado, uma equipe de biólogos ecologistas que escreveram no início do ano na revista Trends in Ecology and Evolution, elaboraram uma lista de aplicações promissoras para a BioSin no mundo natural, além da reintrodução de animais e espécies selvagens:

  • Transplantar genes para imunizar os morcegos contra a síndrome do nariz branco e as rãs e outros anfíbios contra o fungo Batrachochytrium dendrobatidis.
  • Introduzir, em corais vulneráveis ao branqueamento, genes cuidadosamente selecionados de corais próximos mais tolerantes ao calor e à acidez.
  • Utilizar microbiomas artificiais para restaurar solos deteriorados pela mineração ou pela contaminação.
  • Eliminar as populações de gatos e cachorros selvagens sem eutanásia nem mutilação cirúrgica, produzindo gerações geneticamente programadas para serem estéreis ou manipuladas para que sejam majoritariamente formadas por machos.
  • E erradicar os mosquitos sem praguicidas, especialmente no Havaí, onde eles estão recém-chegados e altamente destrutivos.

 

Kent Redford, consultor de conservação e coautor do artigo, argumenta que tanto os ecologistas quanto os engenheiros da biologia sintética precisam superar o que hoje é uma ignorância mútua. Os ecologistas costumam ter conhecimentos de genética e biologia molecular limitados e, frequentemente, obsoletos, afirma. Em um artigo de 2014 na Oryx, ele citou um ecologista que manifestou categoricamente: “Essas eram as disciplinas que reprovávamos”. Drew Endy, da Universidade de Stanford (Stanford University), um dos fundadores da BioSin, confessa, por sua vez, que até 18 meses atrás nunca tinha ouvido falar da Lista Vermelha de espécies ameaçadas da UICN, União Internacional para a Conservação da Natureza. “Na escola de engenharia, a brecha da ignorância é terrível”, afirma, “mas, é uma ignorância simétrica”, conclui.

Em uma importante conferência sobre BioSin organizada no mês passado em Cingapura, Endy convidou Redford e outros oito ecologistas para liderarem uma sessão sobre biodiversidade, com o objetivo, disse, de conseguir que os engenheiros que constroem a bioeconomia “pensem no mundo natural com antecedência… Minha esperança é a de que as pessoas não continuem sendo tão ingênuas quanto à sua predisposição industrial”.

No mesmo sentido, Redford e os coautores do artigo na Trends in Ecology and Evolution, afirmam que “seria prejudicial ao objetivo de proteger a biodiversidade que os ecologistas não participassem aplicando os melhores pensadores e métodos científicos nestes assuntos”. Eles argumentam que “é necessário adaptar a cultura dos biólogos conservacionistas a uma realidade que muda rapidamente” e que inclui os efeitos da mudança climática e as doenças emergentes. Os coautores concluem que “a filosofia da conservação do século XXI deve compreender os conceitos da biologia sintética, e ambos devem procurar e orientar as soluções sintéticas para ajudar a biodiversidade”.

Teoricamente, por meio da tecnologia da gene drive, ratos, ratazanas ou outras espécies invasoras podem ser eliminados de uma ilha sem que ninguém tenha de matar nada.

O debate sobre a “conservação da biodiversidade sintética”, como é chamada pelos autores da Trends in Ecology and Evolution, teve suas origens em um paper de 2003 escrito por Austin Burt, um geneticista evolucionista do Imperial College de Londres. Ele propunha uma ferramenta radicalmente nova para a engenharia genética, baseada em determinados elementos genéticos “egoístas” que aparecem de forma natural e conseguem propagar-se em 99% da geração seguinte, em vez dos 50% habituais. Burt pensou que poderia ser possível utilizar esses “supergenes mendelianos” como cavalo de Troia para distribuir rapidamente o DNA alterado e, portanto, “conceber geneticamente populações naturais”. Isto não era factível naquele momento, mas o desenvolvimento da tecnologia CRISPR logo trouxe a ideia à realidade e desde então os pesquisadores demonstraram a eficácia da gene drive, quando a técnica começou a ficar conhecida em experimentos de laboratório com mosquitos da malária, moscas da fruta, levedura e embriões humanos.

Burt propôs uma aplicação particularmente inquietante desta nova tecnologia: poderia ser possível, em certas condições, pensou ele, que “uma carga genética suficiente para erradicar uma população possa ser imposta em menos de 20 gerações”. Esta é, de fato, provavelmente a primeira aplicação prática da biologia sintética de conservação. A erradicação das populações invasoras é, certamente, o primeiro passo inevitável nos projetos de reintrodução de animais e espécies selvagens em ilhas.

A técnica de erradicação proposta consiste em utilizar a gene drive para introduzir o DNA que determina o sexo da descendência. Como a gene drive se propaga tão amplamente nas gerações seguintes, ela pode rapidamente conseguir que uma população seja formada apenas por machos e seja extinta em pouco tempo. O resultado, pelo menos teoricamente, seria a eliminação de ratos, ratazanas ou outras espécies invasoras de uma ilha sem que ninguém tenha de matar nada.

A pesquisa para verificar a viabilidade do método —incluindo suas considerações morais, éticas e legais— já está em andamento graças a um consórcio de pesquisa de grupos sem fins lucrativos, universidades e agências governamentais da Austrália, Nova Zelândia e Estados Unidos. Na Universidade Estadual da Carolina do Norte (North Carolina State University), por exemplo, os pesquisadores começaram a trabalhar com uma população de laboratório de ratos invasores coletada em uma ilha costeira. Eles precisam descobrir se uma população silvestre aceitará ratos modificados em laboratório.

Segundo a pesquisadora da gene drive Megan Serr, “o sucesso desta ideia depende, em grande medida, de que os ratos machos geneticamente modificados copulem com as ratas fêmeas da ilha… As ratas aceitarão um macho híbrido que é em parte selvagem e em parte de laboratório?”. Além disso, o programa de pesquisa precisa averiguar quantos ratos modificados devem ser introduzidos para erradicar uma população invasora em um hábitat de um determinado porte. Sem dúvida, outros importantes desafios práticos também irão surgir. Por exemplo, um estudo publicado no início deste ano na revista Genetics concluiu que “a maioria das populações naturais” desenvolveria, de forma quase inevitável, uma resistência às gene drives modificadas por CRISPR.

“Estamos comprometidos com uma abordagem gradativa, com muitas saídas caso venha a mostrar-se muito arriscada ou antiética”, afirma um pesquisador.

É provável que também haja uma resistência política e ecológica. Em um email, o biólogo evolucionista do MIT, Kevin Esvelt, afirmou que as gene drives baseadas em CRISPR “não são adequadas para a conservação devido ao alto risco de propagação” para além da espécie ou do meio ambiente a que se destinam. Ele acrescentou que até mesmo um sistema de gene drive introduzido para erradicar rapidamente uma população invasora de uma ilha “provavelmente ainda terá mais de um ano para escapar ou ser transportado deliberadamente para fora da ilha. Se ele for capaz de espalhar-se para outros lugares, será um grave problema”.

Até mesmo “um ensaio de campo extremamente restrito em uma ilha remota provavelmente esteja a uma década ou mais de distância”, comenta Heath Packard da Island Conservation, uma organização sem fins lucrativos que participou de diversos projetos de reintrodução de animais e espécies selvagens em ilhas e que hoje faz parte do consórcio da pesquisa. “Estamos comprometidos com uma abordagem gradativa, com muitas saídas caso venha a mostrar-se muito arriscada ou antiética”. Mas seu grupo aponta que 80% das extinções conhecidas nos últimos 500 anos aconteceram em ilhas, que são também o lar de 40% das espécies atualmente consideradas em risco de extinção. Por isso, é importante, pelo menos, começar a estudar o potencial da conservação da biodiversidade sintética.

Ainda que finalmente os ecologistas se oponham a estas novas tecnologias, os interesses das empresas já estão tornando a BioSin um objeto de exploração comercial. Por exemplo, um pesquisador da Universidade Estadual da Pensilvânia (Pennsylvania State University) descobriu recentemente como utilizar a edição de genoma CRISPR para desativar os genes que fazem com que os cogumelos de supermercado fiquem marrons. O Departamento de Agricultura dos Estados Unidos determinou no ano passado que estes cogumelos não estariam sujeitos a nenhuma regulamentação como organismo geneticamente modificado, já que não contêm genes introduzidos de outras espécies.

Com mudanças desse tipo acontecendo à sua volta, os ecologistas “certamente precisam se envolver com a comunidade da biologia sintética”, constata Redford, “e se não o fizermos prejudicaremos a nós mesmos”. Segundo ele, a BioSin cria entre os ecologistas “uma imensa variedade de perguntas às quais ninguém ainda está prestando atenção”.

Richard Conniff
SOBRE O AUTOR Richard Conniff é um escritor premiado da National Magazine, cujos artigos apareceram nas revistas Time, Smithsonian, The Atlantic, National Geographic e outras publicações. É autor de vários livros, incluindo The Species Seekers: Heroes, Fools, and the Mad Pursuit of Life on Earth. Em artigos anteriores para a Yale Environment 360, escreveu sobre o preço dos serviços ecossistêmicos e sobre os novos avanços que podem ajudar a produzir culturas alimentares capazes de resistir às alterações climáticas.