Em 2009, a empresa Brasileira de Pesquisa agropecuária Corp. (Embrapa) e o Jardim Zoológico de Brasília começou a limpeza e congelamento de sangue, o esperma e o cordão umbilical células de atropelamentos e outros animais selvagens que tinha morrido, principalmente no Cerrado—uma incrível coleção diversificada de floresta tropical e de pastagem ecossistemas lar de pelo menos 10.000 espécies de plantas e mais de 800 espécies de aves e mamíferos, alguns dos quais vivem em nenhum outro lugar do mundo. Espécimes foram coletados do cão arbustivo, do bisonte e do veado-de-brocket-cinzento, entre outras espécies.
a ideia era preservar a informação genética da vida selvagem ameaçada do Brasil. Um dia, as organizações argumentaram que poderiam usar o DNA coletado para clonar animais em perigo e reforçar a diminuição das populações. Até agora, as duas instituições recolheram pelo menos 420 amostras de tecidos. Agora eles estão colaborando em um projeto relacionado que vai usar o DNA nestes espécimes para melhorar as técnicas de reprodução e clonagem. As técnicas de clonagem atuais têm uma taxa média de sucesso de menos de 5 por cento, mesmo quando se trabalha com espécies familiares; clonagem de animais selvagens é geralmente menos de 1 por cento de sucesso.
quaisquer animais nascidos durante o novo empreendimento do Brasil viverão no Zoológico de Brasília, diz O pesquisador da Embrapa Carlos Martins. A expansão das populações cativas de animais selvagens, ele e sua equipe esperam, irá desencorajar zoológicos e pesquisadores de tirar ainda mais animais selvagens de seus habitats nativos. Martins e seus colegas ainda não decidiram que espécie tentarão clonar, mas o lobo-de-mandíbula e a onça-pintada são fortes candidatos. A União Internacional para a conservação da natureza classifica ambos os animais como “quase ameaçados” em sua Lista Vermelha de Espécies Ameaçadas, dois níveis abaixo de “ameaçadas”.”
muitos pesquisadores concordam que, atualmente, a clonagem não é uma estratégia de conservação viável ou eficaz. Em primeiro lugar, alguns conservacionistas salientam que a clonagem não aborda as razões pelas quais muitos animais ficam em perigo em primeiro lugar—a caça e a destruição do habitat. Mesmo que a clonagem pudesse teoricamente ajudar em situações verdadeiramente desesperadas, as actuais técnicas de clonagem são simplesmente demasiado ineficazes para fazer a diferença. Em comparação com a clonagem de espécies domésticas—particularmente de bovinos, que foram clonados com êxito durante anos para duplicar os traços desejáveis—a clonagem de Espécies Ameaçadas é muito mais difícil por várias razões.
a clonagem bem sucedida geralmente envolve pelo menos três componentes essenciais: DNA do animal a ser clonado; um ovo viável para receber esse DNA; e uma mãe para gestar o embrião resultante. Muitas vezes, centenas de embriões e tentativas de gravidez são necessários para produzir até mesmo alguns clones. Os cientistas geralmente têm uma má compreensão da fisiologia reprodutiva dos animais em vias de extinção, o que torna muito arriscado extrair um número suficiente de ovos dessa espécie ou confiar em fêmeas dessa espécie para dar à luz clones. As proteções legais às vezes impedem espécies ameaçadas de tais procedimentos também. Para compensar, os pesquisadores fundem o DNA de uma espécie ameaçada com ovos de uma espécie intimamente relacionada e selecionam mães desta última. Esses embriões híbridos muitas vezes não se desenvolvem adequadamente.Apesar de estarem bem cientes destes problemas, Martins e seus colegas, bem como alguns outros cientistas ao redor do mundo, pensam que os esforços para arquivar a informação genética da vida selvagem em perigo valem a pena. Alguns pesquisadores continuam otimistas de que a clonagem se tornará um instrumento útil para a conservação no futuro. Os otimistas apontam para sucessos recentes de clonagem de mamíferos selvagens usando espécies domésticas intimamente relacionadas, técnicas aperfeiçoadas para prevenir anormalidades de desenvolvimento em um embrião clonado, melhores cuidados neonatais para clones recém-nascidos e fertilização in vitro possibilitada por células estaminais derivadas de tecidos congelados.
The first clones
In the early 1950s, at the Lankenau Hospital Research Institute in Philadelphia, Robert Briggs and Thomas King successfully cloned 27 northern leopard frogs through a process known as nuclear transfer. O núcleo, muitas vezes chamado de centro de comando da célula, contém a maior parte do DNA de um vertebrado—exceto o DNA dentro de organelas geradoras de energia em forma de feijão chamado mitocôndria. Briggs e King esvaziaram ovos de rã dos seus núcleos, sugaram núcleos de células em embriões de rãs e injectaram esses núcleos nos ovos vazios. Muitos dos ovos se desenvolveram em girinos que eram geneticamente idênticos aos embriões que haviam doado seu DNA nuclear.
In 1958 John Gurdon, then at the University of Oxford, and colleagues cloned frogs with nuclear DNA extracted from the cells of fully formed tadpoles. Ao contrário das células embrionárias, que são geneticamente flexíveis o suficiente para se tornarem uma variedade de diferentes tecidos, as células de um girino são “diferenciadas”—ou seja, os padrões de genes que eles expressam mudaram para se encaixar no perfil de um tipo de célula específica: uma pele, olho ou coração, por exemplo. Gurdon demonstrou que, quando transplantado para um ovo, o DNA nuclear de uma célula madura reverte para o estado mais versátil característica do DNA nas células de um embrião. Este avanço encorajou os cientistas a tentar clonar animais muito maiores usando DNA de células adultas.Em 1996, pesquisadores da Escócia tentaram clonar uma ovelha Finn-Dorset. Eles injetaram núcleos extraídos de suas células úberes em quase 300 ovos vazios derivados de blackfaces escoceses, uma raça de ovelhas diferente. Desses ovos preparados, os cientistas conseguiram criar mais de 30 embriões. Apenas cinco desses embriões se desenvolveram em cordeiros após serem implantados em barrigas escocesas substitutas. E apenas um desses cordeiros sobreviveu até à idade adulta. Os investigadores chamaram-lhe Dolly.Desde então, alguns biólogos têm repetidamente sugerido que a clonagem pode ajudar a salvar espécies ameaçadas, especialmente em situações terríveis em que apenas algumas dezenas ou um punhado de animais permanecem. Quanto menor, mais homogénea e mais inerte for uma população, mais susceptível é a uma única mutação genética ou doença nociva. Clones poderiam teoricamente aumentar a diversidade genética de uma população em perigo se os pesquisadores tivessem acesso a DNA preservado de muitos indivíduos diferentes. No mínimo, os clones podem estabilizar uma população em declínio. E, alguns pesquisadores argumentam, uma população geneticamente homogênea mas estável seria melhor do que a extinção; alguns grupos de animais selvagens altamente crus, como o gado de Chillingham na Inglaterra, sobreviveram muito bem por centenas de anos.
uma espécie que pode beneficiar da clonagem é o rinoceronte branco do Norte, que é nativo da África. Em 1960, a população global de rinocerontes brancos do Norte era mais de 2.000 pessoas, mas a caça furtiva reduziu seu número para apenas 11 Hoje. Pela última contagem, três vivem em zoológicos—dois em San Diego e uma na República checa—quatro ao vivo no Ol Pejeta Conservancy, no Quênia, e apenas quatro indivíduos podem viver em estado selvagem, com base em relatórios não confirmados, mas eles não foram vistos em vários anos. A maioria dos animais em cativeiro não têm interesse em acasalamento ou infértil, embora dois rinocerontes tenham acasalado no verão de 2012.Neste momento, porém, é improvável que a clonagem Ajude o rinoceronte branco ou qualquer outra espécie ameaçada. Até à data, a história da clonagem de animais ameaçados de extinção é um dos poucos sucessos de alto perfil e muitos, muitos fracassos. Desde o início da década de 2000, usando a mesma técnica que produziu a ovelha Dolly, os pesquisadores têm clonado várias ameaçadas de extinção e até mesmo animais extintos, incluindo um muflão ovinos e bovinos conhecido como um gaur, em 2001; uma espécie de animais selvagens chamado de um banteng em 2003; uma cabra selvagem conhecido como o dos Pirinéus ibex, em 2009; e selvagens, os chacais, em 2012. Em cada caso, muitos mais clones morreram antes do nascimento do que sobreviveram; na maioria dos casos, nenhum dos clones sobreviveu até a idade adulta.
inigualável
todas as tentativas de clones de animais em extinção ou extintos morreram de maneiras diferentes por diferentes razões, mas todos eles compartilharam um problema fundamental-eles não eram réplicas exatas de seus homólogos. Na maioria dos casos, pesquisadores combinaram DNA das espécies ameaçadas com ovos de uma espécie doméstica relacionada. Cada mãe substituta é muitas vezes implantada com dezenas de embriões híbridos, a fim de alcançar pelo menos algumas gravidezes, uma estratégia que requer a extração de centenas de ovos. Como a fisiologia reprodutiva da maioria dos animais em vias de extinção é tão mal compreendida, os pesquisadores muitas vezes não têm certeza quando os animais ovulam e como melhor adquirir seus ovos. Em alguns casos, proteções legais impedem os cientistas de colher ovos de Espécies Ameaçadas. Por todas estas razões, eles se voltam para espécies domésticas mais familiares.
injetar o DNA de uma espécie no óvulo de outra espécie—mesmo um intimamente relacionado—cria um embrião híbrido incomum que muitas vezes não se desenvolve corretamente no útero de uma mãe substituta. Os embriões híbridos têm o ADN nuclear da espécie clonada e o ADN mitocondrial (mtDNA) do óvulo dador. Este desfasamento torna-se problemático à medida que o embrião se desenvolve. O DNA Nuclear e o mtDNA trabalham juntos; ambos contêm receitas genéticas para proteínas com as quais as células extraem energia dos alimentos. Em um embrião híbrido estas proteínas nem sempre se encaixam corretamente, o que deixa as células famintas por energia. Complicando ainda mais as coisas, a mãe substituta muitas vezes rejeita o embrião híbrido porque ela reconhece alguns dos tecidos do embrião, particularmente a placenta, como estranho.
outro problema-e o mais intratável até agora-é que um embrião híbrido criado através de transferência nuclear não é uma ardósia genética em branco como a maioria dos embriões. Todos os vertebrados começam a vida como bolas ocas de células estaminais embrionárias, que podem tornar-se quase qualquer tipo de célula adulta. Cada uma dessas células-tronco contém uma cópia do mesmo genoma empacotado em feixes de ADN e proteínas histonas. À medida que o embrião se desenvolve, as células estaminais começam a assumir as suas formas adultas: algumas tornam-se células da pele, outras células do coração e assim por diante. Diferentes tipos de células começam a expressar diferentes padrões de genes. Dentro de cada célula uma variedade de moléculas e enzimas interage com o DNA e histonas para mudar a expressão do gene. Algumas moléculas, como os grupos metil, bloqueiam fisicamente as máquinas celulares da leitura das instruções genéticas em certos segmentos do ADN.; algumas enzimas soltam as ligações entre histonas e DNA, tornando genes particulares mais acessíveis. Eventualmente, cada tipo de célula-pele, células hepáticas, células cerebrais—tem o mesmo genoma, mas um epigenoma diferente: um padrão único de genes que são ativamente expressos ou efetivamente silenciados. Com o tempo, o epigenoma de uma célula adulta pode mudar ainda mais, dependendo das experiências de vida do animal.Assim, quando os investigadores injectam o núcleo de uma célula adulta num ovo vazio, o núcleo traz consigo o seu epigenoma único. Como os primeiros experimentos de Gurdon na década de 1950 e estudos subsequentes mostraram, um ovo é capaz de apagar o epigenoma do DNA nuclear introduzido, limpando a ardósia—em certa medida. Este processo de “reprogramação nuclear” é mal compreendido, e o ovo muitas vezes falha em completá-lo corretamente, especialmente quando o ovo é de uma espécie e o DNA nuclear de outra. Reprogramação nuclear incompleta é uma das principais razões, os cientistas pensam, para as muitas anormalidades de desenvolvimento que matam clones antes do nascimento e para as questões médicas comuns a muitos sobreviventes, como o peso de nascimento extremamente elevado e falência de órgãos.
alguns investigadores vêem formas de contornar estes problemas. Pasqualino Loi da Universidade de Teramo, na Itália, fazia parte de uma equipe que clonou com sucesso ovelhas mouflon ameaçadas no início da década de 2000; os clones morreram no prazo de seis meses após o nascimento. O Loi e os seus colegas acham que podem aumentar as hipóteses de um embrião híbrido sobreviver no útero de uma mãe substituta. Em primeiro lugar, eles propõem, pesquisadores poderiam nutrir um embrião híbrido por um curto período de tempo no laboratório até que ele se desenvolve no que é conhecido como um blastocisto—o início em forma de bola de um vertebrado composto de um círculo externo de células, o trofoblasto, circundando um aglomerado de células-tronco rapidamente dividindo conhecidas como a massa de células internas. Eventualmente, o trofoblasto torna-se a placenta. Pesquisadores poderiam retirar a massa da célula interna do blastocisto híbrido, sugere Loi, e transplantá-lo em um trofoblasto vazio derivado da mesma espécie que a mãe substituta. Como a mãe substituta é muito menos propensa a rejeitar um trofoblasto de sua própria espécie, o embrião em desenvolvimento tem uma chance muito melhor de sobreviver.
os cientistas também descobriram como incentivar a reprogramação nuclear banhando o ovo em certos compostos e produtos químicos, como a trichostatina A, que estimulam ou inibem as enzimas que determinam o epigenoma de uma célula. Mais recentemente, Teruhiko Wakayama, do RIKEN Center for Developmental Biology, em Kobe, no Japão, e seus colegas produziram 581 ratos clonados a partir de um único doador mouse sobre 25 gerações, usando trichostatin Um para atingir taxas de sucesso como de alta de 25% em algumas, mas não todas as gerações. Para resolver o desfasamento do mtDNA e do DNA nuclear, Loi sugere simplesmente remover o mtDNA nativo do ovo e substituí—lo pelo mtDNA das espécies a clonar-algo que pesquisadores tentaram nos anos 70 e 80, mas não tentaram recentemente por razões que não são claras.Algumas das tentativas mais bem sucedidas de clonar animais em extinção nos últimos anos envolveram duas das espécies domésticas mais amadas—gatos e cães. No Audubon Center for Research of Endangered Species, em Nova Orleans, Martha Gomez e seus colegas criaram muitos clones do gato selvagem Africano desde meados da década de 2000, usando gatos domésticos como mães substitutas. Gomez diz que oito clones sobreviveram até a idade adulta e estão todos saudáveis hoje. Ela atribui seu sucesso, em parte, ao fato de que wildcats e gatos domésticos estão muito mais intimamente relacionados uns com os outros do que são a maioria das espécies selvagens e domésticas emparelhadas com o propósito de clonagem. Ela e sua equipe também aprenderam a aumentar as taxas de sucesso com seções cesarianas—para poupar clones do estresse de um nascimento típico—e para manter clones recém-nascidos em cuidados intensivos por algumas semanas, como se fossem bebês prematuros. Em 2008, B. C. Lee da Universidade Nacional de Seul, na Coreia, e seus colegas alcançaram sucesso semelhante usando cães domésticos para criar três clones de lobo cinzento macho saudável. A equipe de Lee já havia criado duas clones de lobo cinza. Todos os cinco animais sobreviveram até à idade adulta, o Lee confirma.
trabalhando com gatos de pés negros, que são nativos da África e listados como” vulneráveis ” na Lista Vermelha, Gomez está agora focando em um método de clonagem que difere da transferência nuclear. Ela está tentando transformar células adultas de gatos de pés negros em células-tronco e, posteriormente, induzir essas células-tronco a se tornarem espermatozóides e óvulos. Depois, através da fertilização in vitro ou de técnicas semelhantes, ela poderia engravidar gatos domésticos com embriões de gato de patas negras. Alternativamente, espermatozóides e ovos derivados de células estaminais podem ser usados para impregnar fêmeas das espécies ameaçadas.Dizer que esta abordagem é tecnicamente desafiadora seria um eufemismo, mas os investigadores fizeram progressos impressionantes. Em 2011 Jeanne Loring do Instituto de Pesquisa Scripps em La Jolla, Calif., e seus colegas produziram células estaminais a partir de células da pele congelada de duas espécies ameaçadas—o rinoceronte branco do Norte e um primata tipo Baboon conhecido como um berbequim. E em 2012 Katsuhiko Hayashi da Escola de Pós-Graduação de Medicina da Universidade de Kyoto e colegas transformaram células da pele de ratos adultos em células estaminais, que depois se transformaram em ovos viáveis. Depois de fertilizar os ovos com esperma em tubos de teste, os pesquisadores implantaram os embriões em ratos-mãe substitutos que deram à luz uma descendência saudável e fértil. “Não estou dizendo que a clonagem vai salvar espécies ameaçadas”, diz Gomez, ” mas eu ainda acredito na clonagem como outra ferramenta. Mas não é fácil. A pesquisa é lenta.”
A Lei de Teramo permanece otimista também. Ele acha que os cientistas devem continuar a coletar e preservar a informação genética dos animais em perigo, como o Brasil tem feito, criando bio-bancos de tecido no gelo, como o “zoológico congelado” do Instituto de pesquisa de conservação do Zoológico de San Diego. Se os investigadores conseguirem aumentar drasticamente a eficiência da clonagem de animais selvagens e ameaçados de extinção—seja com transferência nuclear ou fertilização in vitro—então o ADN de que necessitam estará à sua espera. Se não o fizerem, os bio-bancos continuarão a ser úteis para uma investigação mais básica. “Uma vez que a clonagem de animais ameaçados seja devidamente estabelecida, será uma ferramenta muito poderosa”, diz Loi. “Se algo pode ser feito, será feito em 10 anos.”