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Bactérias e computadores: Bio-IoT

16/01/2020 Posted by Tecnologia, Tendências 0 thoughts on “Bactérias e computadores: Bio-IoT”

Experimento explora a capacidade dos microrganismos para transportar e armazenar informações, o que pode resultar em uma versão biológica da Internet das Coisas.

 

A cada vez mais complexa rede de dispositivos conectados entre si e trocando dados a todo momento vem sendo chamada de Internet das Coisas (IoT, na sigla em inglês). A integração desses aparelhos e itens do dia a dia tem se mostrado uma tendência que promete estar presente em nossas vidas por muito tempo. São os softwares e circuitos eletrônicos tornando nossa vida mais fácil.

Mas um grupo de cientistas vêm explorando possibilidades que vão além das máquinas. Em 2018 o italiano Federico Tavella coordenou um trabalho que fez com que bactérias Escherichia coli recebessem e transmitissem mensagens simples, tais como “Olá, mundo!”. O fato de as bactérias serem capazes de se “comunicar” de forma eficaz, possuírem diversos mecanismos e “sensores” e uma complexa arquitetura de armazenamento e processamento de informações chama a atenção. 

As E. Coli guardam informações nos plasmídeos, estruturas de DNA em forma de anel, e podem transmiti-las a outros espécimes por um processo chamado de conjugação. Além disso, elas se movimentam, possuem receptores na parede celular que detectam luz, temperatura, substâncias químicas etc e são minúsculas. Para completar, são organismos relativamente fáceis de “projetar” e manipular. 

A partir dessa constatação Raphael Kim e Stefan Poslad, professores da Universidade Queen Mary de Londres, se debruçaram sobre a pergunta: se é assim, por que não usar bactérias para desenvolver uma versão biológica da Internet das Coisas?

As aplicações, segundo eles, podem ser as mais variadas. “As bactérias podem ser programadas e implantadas em diferentes ambientes, como o mar e as ‘cidades inteligentes’, para detectar toxinas e poluentes, coletar dados e realizar processos de biorremediação”. E mais: “Abrigando DNA que codifica hormônios úteis, por exemplo, as bactérias podem nadar para um destino escolhido dentro do corpo humano, produzir e liberar hormônios quando acionadas pelo sensor interno do micróbio”, comentam. 

Mas há também preocupações quanto ao que pode acontecer se o uso desses microrganismos for amplamente difundido. A começar pelo fato de que as bactérias não possuem GPS nem funcionam como computadores nos quais a mensagem sai de um lugar específico e se direciona a outro(s) de forma razoavelmente rastreável. Há limites em controlá-las.

Também o processo de evolução desses seres, com mutações e seleções, pode gerar consequências imprevisíveis. Sem falar no risco de pessoas mal-intencionadas entrarem no jogo e interferirem de forma negativa, tal qual um hacker espalha um vírus de computador. 

Fica a tarefa para a comunidade científica, a de refletir sobre as possibilidades e os limites dessa vertente. “Esses desafios oferecem um espaço rico para discussão sobre as implicações mais amplas dos sistemas da Internet das Coisas, impulsionados por bactérias”.

 

Investigando o grande banco de dados chamado DNA

27/11/2018 Posted by Data Science, Tecnologia 0 thoughts on “Investigando o grande banco de dados chamado DNA”

Como os avanços da ciência colocaram lado a lado a biotecnologia e as tecnologias da informação.

As últimas décadas de avanço científico e tecnológico proporcionaram expandir nosso poder de influência a níveis nunca experimentados. A história da civilização mostrou progressivo aprendizado e desenvolvimento de nossas habilidades em fazer uso dos recursos disponíveis e transformar o mundo que nos cerca, mas pouco podíamos em matéria de controle sobre nós mesmos. O que nos traz a um patamar inédito são as descobertas, sobretudo dos últimos 30 anos, que nos permitiram conhecer com riqueza de detalhes a constituição de nossos corpos e, a partir disso, interferir nela.

Nos anos 1990 teve início um projeto de cooperação global para mapear o sequenciamento genético dos seres humanos. Em 2003 já conhecíamos, com alto nível de precisão, as mais de 3 bilhões de “letras” do nosso “alfabeto genômico”. Ao esforço de geneticistas e outros estudiosos das ciências biológicas somou-se a expertise de cientistas da informação, auxiliares na tarefa de organizar e armazenar essas descobertas que, a rigor, são sequências de dados.

Talvez como nunca antes, a biotecnologia e as tecnologias da informação puderam andar simbioticamente juntas. Daí em diante as “revoluções gêmeas” de ambas as áreas, como caracteriza o autor israelense Yuval Harari em “21 lições para o século 21”, passariam a nos permitir “reestruturar não apenas economias e sociedades mas também nossos corpos e mentes”.

Essa parceria já nos proporciona, por exemplo, lidar com a ameaça que alguns vírus representam. Diagnosticar um portador a partir dos sintomas que apresenta pode ser um processo demorado, dadas as várias manifestações possíveis e a enorme lista de vírus já conhecidos. Some-se a isso o fato de que muitos deles, potencialmente mortais, tais como o HIV e o Ebola, causam sérios danos aos seres humanos mas não produzem nenhum sintoma em seus hospedeiros naturais. Aí entra o sequenciamento de DNA, hoje muito mais acessível, e a capacidade já desenvolvida de processamento e análise de dados.

O recente anúncio da gestação dos primeiros bebês submetidos a edição genética de que se tem notícia é um exemplo de onde pudemos chegar. O cientista chinês He Jiankui divulgou informações preliminares da iniciativa que buscou conferir a um embrião a resistência a uma futura contaminação pelo vírus da AIDS por meio de alteração genética. É verdade que o experimento ainda não foi validado pela comunidade científica internacional, mas indica que estamos muito próximos de, antes mesmo do nascimento, interferir em algumas características dos seres humanos. Há dilemas éticos e muitas incertezas envolvidas, mas sem dúvidas o que vemos é um avanço sem precedentes.

Outras aplicações são menos controversas. Com base nos petabytes (ou milhões de gigabytes) de sequências de DNA disponíveis em acervos públicos, cientistas podem identificar no código genético de um hospedeiro pequenos fragmentos do DNA de um vírus e, assim, constatar sua presença. É como encontrar duas sequências numéricas iguais em duas colunas de uma planilha no Excel.

“Humanos sempre foram muito melhores em inventar ferramentas do que em usá‑las sabiamente”, afirma Yuval Harari em seu último livro. As revoluções na biotecnologia e nas tecnologias de informação seguirão, ao que tudo indica, e o potencial transformador delas é enorme. Vão restar os dilemas morais e éticos, bem como a responsabilidade pelas consequências das transformações postas em prática – coisas que continuarão atribuídas aos seres humanos, e não às máquinas ou à tecnologia.