Algumas Utilizações Práticas da Clonagem Gênica

Produzidas por clonagem gênica , as milhares de cópias exatas de um mesmo fragmento da molécula de DNA de um organismo ficam disponíveis para identificação das sequências de bases e para outros trabalhos de Biologia molecular. Clonando-se dessa forma vários trechos das moléculas de DNA de uma espécie , é possível formar uma biblioteca de DNA. A produção de certos hormônios da espécie humana já tem sido realizada por meio de técnicas de clonagem como as descritas . É o caso da insulina e da somatotropina (hormônio de crescimento). A insulina é fundamental no metabolismo do açúcar , e sua síntese é determinada geneticamente. Hoje já é possível produzir insulina clonando o gene humano em bactérias e estimulando-o para que entre em atividade. Produzem-se , assim, quantidades consideráveis de insulina , posteriormente isolada e purificada para a utilização humana. Alguns indivíduos não têm o alelo para esse hormônio e, assim , não produzem insulina , o que desencadeia uma das formas da doença chamada diabetes. Nessa forma da doença , geralmente as pessoas precisam receber diariamente doses adequadas de insulina para ter uma vida normal. A insulina produzida por engenharia genética é idêntica à sintetizada pelo pâncreas humano, o que elimina o risco de qualquer reação alérgica pelo diabético , que antes só podia contar com a insulina extraída do pâncreas de ratos criados em laboratório ou de bois e procos obtidos em matadouros. A somatotropina é um hormônio responsável pelo crescimento do indivíduo , sendo produzido na hipófise . Na ausência ou insuficiência desse hormônio a criança não nasce adequadamente. O tratamento até há alguns anos era feito com a somatropina extraída de outros organismos. Atualmente esse hormônio é produzido por bactérias que recebem o gene humano da somatotropina e são clonadas em laboratório, de modo semelhante ao descrito para as bactérias produtoras da insulina.

As Migrações Internacionais

Os deslocamentos populacionais fazem parte da história da humanidade e foram responsáveis pela formação dos diversos povos, bem como dos elementos culturais que os caracterizam. Os grupos étnicos existentes só podem ser entendidos  a partir da análise das migrações , considerando-se os choques e as assimilações culturais dos povos ao longo da história. Com os deslocamentos populacionais , extensas regiões da Terra foram ocupadas e colonizadas. O continente americano é um bom exemplo desse processo. Atualmente , as migrações internacionais tornaram-se um fenômeno nunca antes registrado em qualquer outra etapa da evolução humana. Milhares de pessoas cruzam as fronteiras entre os países todos os anos em busca de emprego, melhores salários , oportunidades de estudo , ou fugindo da violência de guerras , de perseguições e religiosas. Quase todas as grandes cidades do mundo possuem comunidades de imigrantes e, em algumas dessas cidades , o número de imigrantes de determinado país é significativo : há grande concentração de turcos em Frankfurt , na Alemanha; de chineses em Vancouver , no Canadá ; de argelinos em Paris , na França ; de indianos e paquistaneses em Londres , na Inglaterra ; e de hispânicos e de povos de quase toda a parte do mundo em diversas cidades dos Estados Unidos. Segundo a ONU , nas duas últimas décadas do século XX, mais de 160 milhões de pessoas deixaram tudo para trás para viverem fora dos países onde nasceram- esse número está muito próximo ao do total da população brasileira (cerca de 170 milhões de habitantes, segundo o Censo Demográfico 200). Esse volume de migrações, nunca visto antes na história , só é comparável à emigração européia para a América e Oceania , ocorrida nos séculos XIX e XX. Desses 160 milhões , cerca de 20 milhões migraram em decorrência de perseguições políticas (pessoas que fugiram de guerras ou da violência de regimes ditatoriais para buscarem proteção em outros países) ou de secas , ou outros desastres ambientais. O restante -140 milhões , aproximadamente - são pessoas que migraram por motivos econômicos , que decidiram trocar um situação de vida sem perspetiva em sua terra de origem pela esperança de consegui-lo em outros países do mundo. Os imigrantes constituem , atualmente , cerca de 5% da população dos países desenvolvidos; nos Estados Unidos, representam aproximadamente 10% da população.

Reprodução Nas Esponjas

As esponjas podem apresentar reprodução assexuada e sexuada. A reprodução assexuada pode ser por brotamento, fragmentação ou gemulação. No brotamento, uma esponja inicial produz uma projeção no corpo, o broto , que pode se soltar originando um novo indivíduo. Em muitas espécies , os brotos não se separam , originando colônias. As esponjas têm grande poder de regeneração. Pequenos pedaços delas podem regenerar por completo espojas inteiras. Essa capacidade permite que elas apresentam um tipo de reprodução assexuada por fragmentação: pequenos pedaços separados eventualmente do corpo podem formar novas esponjas. A gemulação é mais comum em espécies de água doce, onde as condições ambientais podem se tornar temporariamente adversas, como ocorre quando os rios secam. Ao perceberem mudanças ambientais , as esponjas iniciam  a produção de gêmulas , formas de resistência que se originam no meso-hilo. Cada  gêmula é constituída por um envoltório rígido que protege células indiferenciadas (arqueocitos) capazes de formar um novo indivíduo. Quando as esponjas morrem , as gêmulas são liberadas , podendo permanecer no meio por longos períodos de tempo , até que as condições ambientais voltem a se tornar adequadas. Nessas condições , os arqueocitos saem por uma abertura presente na gêmula , a micrópila, e reorganizam uma nova esponja. Na reprodução sexuada , os espermatozoides são formados a partir dos coanócitos e saem pelo ósculo carregados pela corrente exalante de água.  Eles penetram em outras esponjas com a corrente inalante e são captados pelos coanócitos, que os transferem para os óvulos. Como regra geral, a fecundação é interna. Os óvulos são formados a partir de coanócitos ou de arqueocitos. Do ovo surge uma larva ciliada que abandona o corpo da esponja. Após breve período de vida planctônica, a larva fixa-se a um substrato , sofre metamorfose e dá origem a um novo indivíduo. 

Pleiotropia

Até agora estudamos casos em que cada caráter era determinado por um par de alelos. Entretanto , nem sempre isso acontece. Um mesmo par de alelos , sob as mesmas condições ambientais , pode ser responsável pela determinação de dois ou mais caracteres. Quando isso ocorre, falamos em pleiotropia. Existem casos em que , para a determinação de apenas um caráter , vários pares de genes interagem . Esses casos recebem o nome de interação gênica. A pleiotropia é um processo muito frequente , que ocorre na maioria dos casos de herança genética. Um exemplo de ação pleiotrópica é o caso dos alelos letais nos animais , que acabam afetando vários caracteres ao mesmo tempo. Outro exemplo que se pode citar , agora para plantas são duas variedades de cebolas: as avermelhadas e as brancas . Notou-se que as cebolas avermelhadas são resistentes  ao ataque de determinado fungo parasita , ao passo que as brancas não são. Observou-se também que um único alelo recessivo era, em condição homozigótica , responsável pela manifestação desses dois caracteres : cor vermelha e produção de substâncias que impedem a fixação do fungo parasita , configurando um caso de pleiotropia. Vamos analisar aqui alguns caracteres da espécie humana que são exemplos de pleiotropia. A fenilcetonúria é um doença hereditária determinada por alelo recessivo. A pessoa afetada não consegue metabolizar o aminoácido fenilalanina e transformá-lo em tirosina , pois não sintetiza a enzima responsável por essa conversão. Esse fato desencadeia uma série de consequências graves no organismo. Os afetados podem ter uma vida normal desde que restrinjam a ingestão de alimentos que contenham felalanina. Por isso, é obrigatório nos rótulos dos alimentos o alerta para a presença de fenilalanina. O diagnóstico dessa anomalia é feito pelo "teste do pezinho" , obrigatório nas maternidades do Brasil, assim que a criança nasce . Uma dieta orientada por médicos deve ser seguida com rigor para o bem da criança. Doenças como essa são decorrentes de erros inatos do metabolismo e determinadas geneticamente , havendo bloqueio metabólico.  Outros exemplos desses erros inatos do metabolismo na espécie humana e que sã causados por alelos recessivos são:

¤Doença de Gaucher: a deficiência da enzima glicosilmeramidade determina aumento do baço e do fígado , erosão dos ossos longos , deterioração mental grave , pigmentação castanha das áreas expostas ao Sol;

¤Galactosemia: deficiência da enzima galactose 1-fosfato-uridiltransferase determina aumento do baço e do fígado , cirrose hepática , catarata , retardo físico e mental, intolerância à galactose.

Resumo do Processo Respiração

A respiração cutânea é observada nos animais que têm "cutis" ou pele. Ela ocorre em planárias e minhocas. A respiração traqueal é realizada por meio de traquéias, delgados tubos ramificados que levam o oxigênio à intimidade dos tecidos. Caracteriza os insetos e outros poucos artrópodos , como as centopéias , por exemplo. Nos aracnídeos , esse sistema já é um pouco mais complexo , apresentando as filotraquéias (são os pulmões traqueais das aranhas). A respiração branquial pode ser feita por brânquia externas (anelídeos poliquetas , crustáceos e larvas de anfíbios) ou por brânquias internas (peixes). Os pulmões podem ser saculiformes ou parenquimatosos. Os primeiros ocorrem nos anfíbios adultos. Os répteis têm um modelo de pulmão intermediários , ou seja, parenquimatoso  rudimentar. O tipo parenquimatoso atinge grande desenvolvimento nos mamíferos, encerrando milhões de alvéolos , que , oferecem uma gigantesca superfície de trocas gasosas entre o ar e o sangue. As aves possuem pulmões pequenos associados a sacos aéreos , a partir dos quais pequenos canais conduzem o ar até o interior dos ossos pneumáticos. O sistema respiratório humano compõe-se de: fossas nasais (e boca ) , faringe , laringe , traquéia, brônquios , bronquíolos e pulmões parenquimatosos com pleura. A passagem da faringe para a laringe  se faz pel glote , que é recoberta pela epiglote. Na laringe se situam as cordas vocais. Os movimentos de expansão e retração dos pulmões são passivos , na dependência do aumento ou da diminuição dos diâmetros horizontal e vertical da caixa torácica. E essas variações são controladas por nervos do sistema nervoso autônomo , que comandam as contrações dos músculos intercostais e do diafragma. Há também uma participação voluntária nos movimentos respiratórios . Mas o comando habitual é involuntário. As trocas gasosas ao nível dos alvéolos (hematose) ocorrem em função das diferenças de pressão parcial de O2 e de CO2 no sangue e no ar alveolar. Também pelo mesmo mecanismo observam-se as trocas gasosas ao nível dos capilares , nos tecidos. O oxigênio é transportado pelo sangue quase integralmente no interior das hemácias, combinado com a HB , formando a oxiemoglobina. Já o CO2 é transportado de diversas formas : cerca de 5% dissolvidos no plasma , 25%  combinados com proteínas plasmáticas e com hemoglobina (carboemoglobina) e cerca de 70% sob a forma de íons bicarbonato no plasma. A enzima anidrase carbônica tem papel relevante no transporte do dióxido de carbono. A regulação do ritmo respiratório é feita pelo centro respiratório localizado no bulbo (próximo ao cérebro). Quociente respiratório é a relação entre o volume de CO2 eliminado e o volume de O2 absorvido. Ele é variável de acordo com as substâncias oxidadas a nível celular para a liberação de energia. Dá-se o nome de capacidade vital à soma de todo o ar que pode entrar e sair dos pulmões de uma só vez, incluindo uma inspiração forçada (após a inspiração normal) e mais uma expiração forçada. Se somarmos a capacidade vital com o ar residual que existe nos pulmões e que nunca conseguimos eliminar , temos, então, a quantidade máxima de ar que os dois pulmões juntos podem comportar. Isso é a capacidade respiratória total.

Os Ácidos Nucleicos

Os ácidos nucleicos são compostos do encadeamento de grande número de unidades , os nucleotídeos. Cada nucleotídeo é formado por três tipos de substâncias químicas : uma base nitrogenada , composto cíclico com nitrogênio ; uma pentose , açúcar de cinco carbonos ; e um fosfato, radical do ácido fosfórico. Os nucleotídeos estão ligados e formam uma longa cadeia de açúcar e fosfato, da qual se projetam as bases nitrogenadas. Existem cinco tipos de bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G) , citosina (C) , timina (T) e uracila (U) . Em alguns ácidos nucleicos só há nucleotídeos com o açúcar tribose e em outros , apenas com o açúcar desoxirribose . Por isso os ácidos nucleicos são classificados em ácido ribonucleico (RNA ou ARN) e ácido desoxirribonucleico (DNA ou ADN) . O RNA aparece dissolvido no citoplasma ou associado a proteínas , formando os ribossomos, ou ainda no núcleo, formando o nucléolo . O DNA aparece associado a proteínas nos cromossomos, formando os genes , e é encontrado também nas mitocôndrias e nos cloroplastos. Na molécula da DNA há quatro bases nitrogenadas : adenina , guanina , citosina e timina . Como nesse ácido a pentose é sempre a desoxirribose , a única diferença entre um nucleotídeo e outro é o tipo de base. A molécula de DNA presente nas células compõe-se de um filamento duplo. Cada filamento é formado pela união de muitos nucleotídeos. Os dois filamentos estão torcidos em hélice no espaço e presos um ao outro pelas bases nitrogenadas. A ligação entre as bases dos dois filamentos é feita por meio de pontes de hidrogênio.  A base timina se liga obrigatoriamente à adenina , e a base citosina está sempre ligada à guanina. Como decorrência disso, a sequência de bases de um filamento determina a do outro. Se em um deles houver a sequência AATCCATGT, por exemplo, no outro a sequência será TTAGGTACA.

Polpa Dentária

Também originada do tecido conjuntivo da gengiva , a polpa localiza-se na região mais interna do dente. Nela se encontra o nervo dentário , que é acompanhado por uma arteríola e por uma vênula , através das quais se dão as trocas gasosas e metabólicas entre o sangue e as células vivas do dente. Esses três elementos alcançam a polpa através dos canais das raízes. A parte do dente que fica para fora da gengiva denomina-se coroa. A parte que fica abaixo da gengiva , encaixada num alvéolo do tecido ósseo , é a raiz. O limite entre a coroa e a raiz constitui o colo. A raiz não tem revestimento de esmalte , mas uma camada de tecido ósseo a recobre , formando o cemento ou cimento. Quanto ao aspecto e à finalidade , os dentes podem ser classificados em incisivos(servem para cortar) , caninos (prestam-se para rasgar a carne), pré-molares e molares (destinados à trituração dos alimentos). Mas nem todos os animais possuem essa diferenciação dentária.  Os golfinhos , que são mamíferos , bem como numerosas espécies de peixes , apresentam todos os dentes iguais, com o aspecto de uma serra. Esses animais são chamados homodontes, contraste com os heterodontes , que revelam a diferenciação dentária , como se vê nos mamíferos , em sua grande maioria. Quanto ao número de dentes e à sua distribuição , verifica-se uma grande diversidade entre os mamíferos . Isso, naturalmente , tem íntima relação com os hábitos alimentares da espécie considerada. Os roedores , assim como os ruminantes , por exemplo, não precisam de caninos. Já os carnívoros necessitam muito mais desse tipo de dente do que dos incisivos , os quais são pouco desenvolvidos neles. Mas , nos roedores , os incisivos têm papel de grande importância. Assim, a fórmula dentária é muito varável entre os mamíferos . A formula dentária é uma representação em frações ordinárias do número de dentes , seus tipos e disposição, considerando-se apenas uma hemiarcada (metade de uma arcada) superior e uma hemiarcada inferior. Alguns tipos de dentes recebem nomes especiais, como:

  

1-Secodontes 

Possuem proeminências agudas e cortantes. São os pré-molares de alguns carnívoros (como o cão, por exemplo, que às vezes chegam a confundir-se com os caninos). São também chamados dentes carniceiros. 

2-Bunodontes- Dentes com tubérculos ou saliências arredondadas. Assim são os molares dos animais onívoros (que comem de tudo), como o homem, por exemplo. Esses dentes são trituradores.

A Digestão

A digestão é todo um processo físico (mecânico) e químico destinado à fragmentação das partículas alimentares e ao desdobramento das macromoléculas em pequenas moléculas "assimiláveis" pelas células. Não fosse a digestão , a grande maioria das substâncias consumidas na alimentação passaria intacta pelo sistema digestivo , sendo eliminada integralmente pelo ânus. No estudo da digestão , devemos distinguir:

1- Digestão Intracelular;

2- Digestão Extracelular

3- Digestão extracorpórea

A digestão intracelular ocorre com protozoários , om células de espongiários (coanócitos das esponjas) e com células de organismos superiores (leucócitos e outras). Entre os protozoários , os ciliados possuem uma goteira oral ou citóstoma , por onde ingerem o alimento. Este , chegando ao fundo de um curto canal- o citoesôfago - , é recolhido numa pequena vesícula , que se desprende do canal e se constitui num vacúolo digestivo. Neste vacúolo são vertidas as enzimas hidrolisantes produzidas por lisossomos . A digestão tem início. Após o seu término, restarão alguns detritos no interior do vacúolo , o qual se aproxima de um ponto na superfície celular, onde se abre , formando o citoprocto ou citopígio e, por ali, eliminando os dejetos. Nas amebas , ocorre um tipo de englobamento chamado fagocitose , após o que estará formado um fagossomo (vesícula intracitoplasmática, delimitada por uma membrana , contendo o material englobado). Com a afluência dos lisossomos , o fagossomo se constitui num lisossomo secundário ou vacúolo digestivo. Daí, por diante , o processo é idêntico ao descrito para os protozoários ciliados. Nem sempre o englobamento se faz a partir de substâncias sólidas , como sucede na fagocitose. Se a substância englobada é uma gotícula (substância líquida), então, o fenômeno , embora tenha as mesmas características , recebe o nome de pinocitose . Desse modo , a vesícula de englobamento é um pinossomos. Uma vez recebidas as enzimas lisossômicas , a vesícula também se transforma num vacúolo digestivo. E daí por diante , ainda neste caso, o processo restante será igual aos anteriores.  Antes de abordarmos a digestão extracelular , que será um assunto razoavelmente longo, faremos um breve comentário sobre a digestão extracorpórea.  Esta é uma forma menos comum de digestão observada em pequeno número de espécies. Na digestão extracorpórea, o organismo lança para fora , no ambiente externo, as suas enzimas digestivas , que vão fazer a hidrólise das macromoléculas extra-organicamente. Os fungos costumam difundir suas enzimas hidrolisantes sobre os substratos (substâncias orgânicas encontradas na madeira , na terra) em meio aos quais se desenvolvem. Só depois da fragmentação das macromoléculas em moléculas pequenas é feita a absorção dos nutrientes. As aranhas comumente injetam na presa uma certa quantidade de sucos digestivos juntamente com o veneno.  Esses sucos vão proceder na vítima ao amolecimento dos tecidos e à decomposição rápida das moléculas  proteicas, lipídicas e polissacarídicas em unidades pequenas , ou monômeros , daquelas moléculas. Só aí as aranhas promovem a ingestão, sugando a matéria liquefeita do interior do corpo da presa que , por fim , resta seco e oco.  As estrelas-do-mar ejetam (projetam para fora) o estômago , englobando com ele (no meio externo) , alimentos como ostras . Após o amolecimento das substâncias pela ação do suco gástrico, o estômago é recolhido novamente ao interior do organismo. É como uma manga de paletó que se revirasse pelo avesso e depois voltasse à posição normal. A digestão extracelular é aquela que se realiza fora das células , embora dentro de órgãos especializados que, e conjunto , formam um sistema digestivo. No nosso estudo, veremos primeiramente , a título de modelo, o sistema digestivo humano. Depois , comparativamente , estudaremos as diferenças e características observadas no tubo digestivo de outros animais.

Genes Letais e Subletais

Observou-se que, em alguns casos particulares de pleiotropia , a atividade de um par de genes determina duas ou mais características hereditárias , das quais uma constitui-se em causa condicionante da morte do indivíduo. Assim, o gene ocasiona , pela sua atuação , a morte do seu portador. Não importa a idade em que a morte ocorra. Mas ela será inevitável em face daquele genótipo. Tais genes são chamados de genes letais. Já no início deste século, Cuenot relatava que havia observado , em cruzamentos de ratos amarelos com outros iguais , que a prole resultante se distribuída em amarelos e pretos numa proporção de 2 : 1 e não de 3 : 1, como se poderia esperar num monoibridismo simples com dominância , pelas regras da genética mendelianna . Por cruzamentos de ratos amarelos com ratos pretos , ele pôde chegar à conclusão de que o gene para amarelo era dominante e que todos os ratos amarelos cruzados eram heterozigóticos. Desse modo, nunca se obtinham amarelos puros (homozigóticos). Foi possível , então, descobrir que, de fato, todos os amarelos puros morriam ainda no ventre materno. Só nasciam , portanto, os heterozigóticos. A conclusão veio mostrar que o gene para amarelo é dominante em relação à cor , mas é recessivo quanto à letalidade. Assim, nos heterozigóticos ele não determina a morte . Mas o faz nos homozigóticos. Mas nem todo gene letal é pleiotrópico. Na espécie humana , conhecem-se várias doenças mortais e incuráveis determinadas pela atividade de genes letais. A coréia de Huntington é um exemplo. Ela costuma manifestar-se após os 30 anos de idade. Mas os seus sintomas de degeneração nervosa , com tremores generalizados e sinais de deterioração mental , depois que se instalam são progressivos e irreversíveis. Como ela se manifesta um tanto tardiamente, os seus portadores habitualmente casam-se e transmitem o gene aos seus descendentes , contribuindo para a disseminação da doença. O gene que condiciona a coréia de Huntington é autossômico dominante. Já na idiotia amaurótica (demência , cegueira progressiva e morte), que se manifesta na infância ou na adolescência , o gene condicionante é recessivo.  O xeroderma é outra manifestação de gene letal (alteração pigmentar da pele que inexoravelmente degenera em câncer cutâneo), mas é determinado pela ação de um gene recessivo heterocromossômico, isto é , localizado numa região homóloga dos cromossomos X e Y.  Mas , se o gene letal provoca sempre a morte do seu portador , o mesmo não ocorre com o gene subletal, que nem sempre determina a morte do indivíduo , pois , em muitos destes ele pode revelar expressividade reduzida. Na epilóia, por exemplo, há um gene autossômico dominante que determina lesões nervosas e cerebrais , com morte em baixa idade . No entanto, alguns portadores desse gene revelam uma forma branda da doença , compatível com vida longa e com capacidade de reprodução (expressividade reduzida no fenótipo).

As Ervilhas de Mendel

Nas ervilhas estudadas por Mendel , no caso das sementes rugosas, os alelos que sintetizam a enzima responsável pela polimerização da amilopectina (polímero da glicose que faz parte da molécula de amido) são inativos . Com isso , uma grande quantidade de moléculas de sacarose se acumula na semente à medida que ela se desenvolve ,  e uma grande quantidade de água é absorvida por osmose , o que faz com que a ervilha aumente de tamanho. Quando ela amadurece , boa parte dessa água é perdida e a superfície da ervilha fica enrugada. Já no caso das sementes lisas, que ainda que exista apenas um alelo ativo (sementes heterozigotas) para a síntese da enzima , produz-se a quantidade  necessária para que a polimerização da amilopectina ocorra, assim, a glicose não se acumula na semente e a superfície dela se mantém lisa. Nas plantas de ervilha baixas , os alelos recessivos codificam enzimas pouco ativas , que sintetizam uma quantidade muito pequena de giberelina , um hormônio de crescimento. Nas plantas altas , a presença de apenas um alelo dominante de uma quantidade suficiente de giberelina. Os dois alelos diferem em apenas uma das bases nitrogenadas do DNA (guanina por adenina), que representa a troca de um aminoácido na enzima, reduzindo sua atividade e provocando uma queda na produção do hormônio de cerca de 95%.

Aplicando Probabilidades

A distribuição dos alelos pelos gametas e as fecundações ocorrem ao acaso. Isso significa que o fato de um espermatozoides ter um alelo A, por exemplo, não faz com que ele tenha maior chance de fecundar um óvulo do que um espermatozoide com alelo a. O mesmo raciocínio vale para o alelo a e para o óvulo. O mesmo raciocínio vale para o alelo a e para o óvulo: óvulos com o alelo A não tem maior chance de serem fecundados que óvulos com o alelo a. Assim, a teoria das probabilidades pode ser usada para prever resultados. 

A) Um heterozigoto produz espermatozoides com os alelos A e a em igual proporção. Sabendo que os óvulos da fêmea possuem o alelo a, qual dos espermatozoides fecundará o óvulo e como será os filhos formados? Resolução: Se o número de espermatozoides A É IGUAL AO DE a, podemos prever que , em cerca de 50% dos casos , o óvulo será fecundado pelo espermatozoide com o alelo A e , nos outros 50% , pelo espermatozoide com o alelo a. O que não quer dizer que em duas fecundação ocorram obrigatoriamente um "vitória" do espermatozoide A e uma do a. Pode ser que o primeiro "vença" ambas as "corridas" em direção ao óvulo. As fecundações são acontecimentos independentes : a "vitória" de um tipo de espermatozoide não afeta , no futuro , a chance de vitória de cada tipo de espermatozoide , do mesmo modo que o fato de ter obtido cara em um lançamento de moeda não afeta a probabilidade de se obter cara (ou coroa) no lançamento seguinte- essa probabilidade continua sendo 50%. Mas em grande número de fecundações esperamos que a proporção seja próxima a 50% (como dissemos , há testes estatísticos para avaliar possíveis desvios). Da mesma forma, em um número grande de filhos , cerca de 50% serão Aa e os outros 50% , aa, uma vez que ambos os tipos têm a mesma chance de se formar.

B) Duas plantas de flores vermelhas são cruzadas e originam 3 indivíduos de flores brancas e 1 de flores vermelhas . Podemos concluir que o branco é dominante)

Resolução: Se o branco fosse dominante , o vermelho seria recessivo e os pais seriam puros , não ocorrendo, portanto, o nascimento de plantas de flores brancas. Logo , o caráter vermelho é dominante e os pais são híbridos. Embora o resultado mostre uma proporção diferente da esperada ( a expectativa é de 3 vermelhos para 1 branco) , o número de descendentes analisados (4) é muito pequeno e , por isso , podemos atribuir esse desvio ao acaso. Existem suas regras simples de probabilidade que facilitam os cálculos em Genética: a regra da multiplicação (do produto ou do "e" ) e a regra da adição (ou do "ou"). 

Probabilidade e Genética

O resultado do lançamento de moedas (assim como o prêmio de loteria) e um acontecimento aleatório , ou seja, ocorre ao acaso , obedecendo às leis da probabilidade. Isso significa que, embora não possamos prever o resultado de determinado lance , a frequência de sair a face cara será aproximadamente igual à frequência de sair a face coroa (cerca de 50%), com uma margem de erro que diminui à medida que o número de lances aumenta.  A probabilidade de um acontecimento pode ser definida como o número de resultado  favoráveis a esse acontecimento dividido  pelo número de resultados possíveis.  Na brincadeira cara ou coroa, por exemplo, a probabilidade sair a face cara é 1/2 porque há dois acontecimentos possíveis -cara e coroa- , mas apenas um acontecimento favorável- cara. A probabilidade indica a proporção esperada de determinado acontecimento . Na prática , o resultado obtido não é necessariamente igual ao esperado. Entretanto, quanto maior o número de tentativas, mais a proporção obtida se aproxima da esperada. Por exemplo, em duas tentativas no lançamento de uma moeda poderia sair a face cara duas vezes , mas , se saísse a face cara em duzentas tentativas, isso nos levaria a acreditar que a moeda tinha cara nas duas faces ou estaria "viciada" (há testes estatísticos que permitem avaliar os desvios entre a proporção esperada e a obtida).  De modo semelhante , a probabilidade de conseguir o número dois em um lançamento de dado é 1/6 , pois o dado tem  6 faces e há 1 resultado favorável em 6 resultados possíveis.  Como na moeda, essa proporção pode não ocorrer em um número pequeno de lançamentos , mas em um número grande o resultado obtido se aproxima mais do resultado esperado . Em 1100 lançamentos , por exemplo, o número dois deve aparecer aproximadamente 200 vezes. Ou seja, quanto maior o número de acontecimentos analisados , menor o desvio estatístico entre o resultado obtido e o esperado (a probabilidade).

Resolução de Problemas de Monoibridismo

Um problema de monoibridismo considera apenas uma característica. Em certos casos, é fornecido o genótipo dos pais em relação a determinada característica e pede-se o da geração seguinte; em outro , é fornecido o resultado de um cruzamento entre indivíduos dos quais só se conhece o fenótipo e pede-se o genótipo desses indivíduos ou o tipo de herança. Vamos examinar agora apenas os apenas os casos de herança autossômicas , isto é , influenciadas por genes que estão nos autossomos e não  nos cromossomos). Nas heranças autossômicas , características aparece igualmente em homens e mulheres e ambos têm a mesma probabilidade de transmiti-la aos filhos de ambos os sexos. A) Em cobaias (porquinhos-da-índia), pelos curtos dominam pelos longos. Qual o resultado (genótipos e genótipos) do cruzamento entre um macho de pelo curto e heterozigoto e uma fêmea de pelo longo?

Resolução: O genótipo do macho de pelo curto e heterozigoto é LI e o da fêmea de pelo longo é II. Verificamos os tipos de gametas possíveis e associamos espermatozoides e óvulo. Assim, 50% dos filhos terão pelo curto (LI) e 50% terão pelo longo (II). Outra forma de determinar as fecundações possíveis consiste em usar o quadrado de Punnett, inventado pelo geneticista inglês R.C Punnett (1875-1967) , que facilita a visualização das fecundações. Nesse esquema , os gametas de um dos sexos ficam organizados em colunas e os do outro sexo, em linhas . Cada quadrado indica o resultado de uma fecundação possível.

B) Qual o resultado do cruzamento entre duas cobaias heterozigotas para o tipo de pelo (curto domina longo)? Resolução: O problema pode ser resolvido com o quadrado de Punnett. Portanto , serão 75% com pelo curto (50% LI e 25% LL) e 25% com pelo longo (II). 

C) Um casal de pele pigmentada tem um filho albino. Qual o caráter dominante e qual o genótipo dos pais?

Resolução : Para solucionar esse tipo de problema , podemos estabelecer pelo seguinte método:

I-Traduzimos o enunciado do problema em um esquema , indicando com os símbolos Macho¤ e Fêmea¤ todos os indivíduos envolvidos e mencionando apenas o seu fenótipo. 

II. Passamos à pesquisa do caráter dominante: quando um casal com fenótipos iguais tem pelo menos um filho com fenótipo diferente, o fenótipo do casal corresponde ao caráter dominante. Neste exemplo, como um casal de pele pigmentada tem um filho albino, o caráter dominante é pelo pigmentada. Estabelecemos que A é o alelo para pele pigmentada e a o alelo para albinismo. 

III. Colocamos os genótipos nos símbolos , partindo do caráter recessivo , pois sabemos que o fenótipo recessivo é sempre puro. Começamos pelo filho recessivo , aa. Como cada um desses alelos vem de cada pai , podemos colocar um a no pai e outro a na mãe. Se o fenótipo dos pais é pele com pigmentação, eles têm de possuir , cada um um alelo A. Portanto, o caráter dominante é pele pigmentada e os pais têm genótipo Aa. No caso de dominância incompleta e codominância , o problema é mais simples, pois o heterozigoto será sempre diferente dos dois homozigotos.

Os Primeiros Experimentos de Mendel

Uma das razões do sucesso de Mendel foi o material escolhido para suas pesquisas: a ervilha da espécie Pisum Sativum. Esse vegetal apresenta uma série de vantagens: é de fácil cultivo; produz muitas sementes e , consequentemente , grande número de descendentes ; a flor é hermafrodita e se reproduz por autofecundação, isto é , a parte masculina (estames) produz gametas que fecundarão a própria parte feminina (carpelos); pode-se conseguir fecundação cruzada, fazendo com que um flor cruze com outra de outro pé de ervilha. Além essas vantagens , a ervilha apresenta uma série de característica simples e contrastantes : a cor da semente é amarela ou verde , sem tonalidades intermediárias ; a forma da semente é lisa ou rugosa ; em relação à altura , ou a planta era muito alta , com 2 m ou mais , ou muito baixa , com menos de 0,5 m. O fato de Mendel ter analisado uma característica de cada vez , sem se preocupar com as demais , contribuiu para o sucesso de suas pesquisas. Antes dele, estudiosos que procuraram analisar simultaneamente todas as características de cada planta acabaram desorientados com a enorme variedade de combinações surgidas. Além disso, Mendel analisava sempre grande número de descendentes em cada geração para determinar a proporção com que cada tipo de característica aparecia . Evitava , assim , conclusões erradas , resultantes de simples coincidências.

O Brasil e o Mercosul

O Mercosul entrou em funcionamento em 1995. Ao longo da década passada as relações comerciais entre os países tiveram avanços expressivos e vários projetos de infra-estrutura , como estradas, hidrovias e hidrelétricas , começaram a ser desenvolvidos levando em conta o crescimento desse mercado. Os países-membros do Mercosul representam 42% da população latino-americana e mais da metade de todo o valor produzido pela economia desta parte do continente. Alguns setores econômicos ficaram prejudicados com a concorrência externa , mas num primeiro momento ocorreu uma intensificação das trocas comerciais. Várias empresas brasileiras instalaram-se no Uruguai e , principalmente , na Argentina. Os produtos agropecuários e alimentícios uruguaios e argentinos inundaram o mercado brasileiro. Em parceria com a Bolívia , o Brasil construiu o maior gasoduto da América Latina , ligando as áreas de extração bolivianas aos estados do Mato Grosso do Sul, São Paulo , Minas Gerais e da região Sul. O turismo foi outro setor que registrou forte crescimento entre os países do Mercosul , em parte devido à maior facilidade de trânsito , com a eliminação de visto de entrada. Entretanto, a partir de 1999 , a crise econômica , sobretudo na Argentina , abalou as relações comerciais com o Brasil. A Argentina suspendeu algumas tarifas externas comuns , impôs cotas a uma série de produtos exportados pelo Brasil , como geladeiras , calçados , veículos , televisores , e o comércio dentro do bloco apresentou uma queda sensível . Apesar de formar uma união aduaneira , o Mercosul , na prática , tem funcionado com uma integração semelhante à de uma zona de livre comércio e , assim mesmo, limitada.

Células do Estômago e Duodeno e Pâncreas

Estudamos detalhadamente o mecanismo hormonal que se dá ao nível do estômago e do duodeno. Aconselhamos uma revisão daquele estudo para reforçar os conhecimentos da atuação da gastrina (produzida por células da parede do estômago e que vai estimular a produção , em outras células , dos componentes do suco gástrico), da enterogastrona (produzida em células da parede duodenal) e que vai "desligar" a atividade secretora do estômago), da secretina (eliminada por células duodenais e que incentivará a produção e liberação do suco pancreático  pelo pâncreas) e a "provável" colecistocinina (de origem duodenal e que estimula as contrações da vesícula biliar , lançando a bile no duodeno).  Há quem discuta a existência desta última , afirmando que se trata da própria secretina , a qual exerceria sua ação tanto sobre o pâncreas quanto sobre a vesícula biliar. O pâncreas é uma glândula mista localizada abaixo e atrás do estômago . Sua "secreção externa" é o suco pancreático , rico em zimogênios (tripsnogênio, quimiotripsinogênio) , enzimas (arboxipeptidases, lipases, amilase pancreática e nucleases) , além de íons bicarbonato. A função endócrina do pâncreas é realizada por um grande número de grupamentos celulares que receberam o nome de ilhotas de Langerhans. Nessas ilhotas , distinguem-se células de dois tipos : as células-alfa e as células-beta. As primeiras produzem o glucagon , e as últimas , a insulina. O glucagon  promove no fígado a glicogenólise, isto é , o desdobramento do glicogênio em glicose , com o descarregamento desta na corrente sanguínea (papel semelhante ao realizado pela adrenalina). O glucagon (juntamente com a adrenalina e os glicocorticoides ) tem papel hipoglicemiante. Já a insulina é antiglicemiante , pois , lançada no sangue, promove alterações na membrana plasmática das células , facilitando a entrada da glicose para consumo imediato. A produção deficiente de insulina pelas células-beta das ilhotas de Langerhans se faz acompanhar do acúmulo de glicose no sangue (hiperglicemia) . Quando a taxa de glicose ultrapassa um certo limite (em torno de 180 mg/100 ml) , começa-se a observar a excreção de glicose na urina . Isso é característico da diabete melito . Além do papel mencionado acima, a insulina também estimula a conversão da glicose em glicogênio , o que reforça a retirada do sangue (função hipoglicemiante). Como vimos, diversos hormônios atuam na regulação do açúcar sanguíneo (cortisol, adrenalina , insulina e glucagon).

Origem e Evolução Dos Primeiros Seres Vivos

Estudamos as teorias acerca da origem da vida na Terra. Vamos recapitular , de forma resumida , esse assunto. Antes , porém , é bom lembrar que a teoria da evolução não trata exatamente da origem do primeiro ser vivo. Processos evolutivos , como o da seleção natural , só podem começar depois que surgem sistemas de moléculas capazes de se replicar. Isso não quer dizer que o estudo da origem da vida não possa ser feito com auxílio de disciplinas como a Geologia, a Química e a Biologia Molecular , entre outras. Uma das primeiras hipóteses acerca da origem da vida foi a da geração espontânea ou abiogênese , segundo a qual a vida poderia surgir de matéria sem vida. Essa hipótese era supostamente comprovada pelo surgimento de moscas na carne em decomposição, de ratos em trapos sujos , etc. O cientista Francesco Redi (1626-1698) foi o primeiro a questionar essa hipótese. Ele colocou carne e outros alimentos em vários vidros , mantendo alguns cobertos com gaze e deixando outros abertos. Se apenas a carne fosse suficiente  para a formação de larvas , estas deveriam aparecer em todos os vidros. Após alguns dias , porém, surgiram larvas somente nos vidros abertos , o que permitiu concluir que as larvas se originaram de ovos depositados por moscas e não por abiogênese. Redi generalizou suas conclusões afirmando que todos os seres vivos vêm sempre de outros seres vivos ; era a teoria da biogênese. Mas os defensores da geração espontânea afirmaram que, para seres simples, como os microrganismos, a hipótese ainda era verdadeira. Em 1862, o cientista francês Louis Pasteur (1822-1895) ferveu caldo de carne e conseguiu conservá-lo estéril por muito tempo em um vidro cujo formato , embora permitisse a entrada de ar (o que , segundo os defensores da geração espontânea, era essencial para que microrganismos surgissem da matéria sem vida), impedia que a poeira penetrasse no caldo. Depois de vários meses, Pasteur fez com que o caldo entrasse em contato com a poeira e surgiram micro-organismos no líquido. Os experimentos de Redi e Pasteur apoiavam , portanto , a ideia da biogênese.

Evolução dos Animais

Os mais antigos fósseis de animais pluricelulares com tecidos e órgãos , mas sem pares duras (esqueletos) , aparecem no Pré-Cambriano, entre 635 e 542 milhões de anos atrás. Os fósseis são raros e formados por impressões nas rochas. No período Cambriano aparecem animais com esqueleto duro e há um grande aumento na diversidade de fósseis. Em um intervalo de 10 milhões a 25 milhões de anos, aparecem representantes de vários filos atuais . Nesse período eram comuns os trilobitas. Esses animais marinhos , do grupo dos artrópodes e com exoesqueleto, sobreviveram por cerca de 300 milhões de anos e se diversificaram em milhares de espécies. Essa evolução está bem documentada nos fósseis , onde em algumas linhagens há um aumento progressivo de certos segmentos do tórax , enquanto em outras ocorre uma redução. Surgiram também vários organismos muito diferentes das espécies atuais, que não podem ser classificados em nenhum dos filos hoje existentes, como o Opabinia. No fim do período Cambriano, houve uma extinção em massa : 85% das espécies desapareceram. No fim do período Permiano, outra extinção em massa eliminou cerca de 90% das espécies marinhas , entre elas , os trilobitas. Os artrópodes foram os primeiros animais invertebrados a conquistar a terra , no período Siluriano, que começou há cerca de 439 milhões de anos , depois que algumas plantas já estavam estabelecidas nesse ambiente. O grupo de artrópodes mais bem-sucedido na conquista da terra firme foi o dos insetos , que surgiu no Denoviano.

Um Exemplo de Especiação: Os Tentilhões de Darwin

Você pode ver os pássaros encontrados por Darwin em Galápagos , hoje conhecidos como tentilhões de Darwin. Essas aves são muito semelhantes entre si e diferem principalmente no tipo de bico, que é adaptado ao tipo de alimentação. Darwin supôs que as várias espécies de tentilhões teriam surgido de um grupo pequeno desses pássaros vindo do continente sul-americano. Análises de DNA confirmaram essa suposição e permitiram reconstruir a história evolutiva dessas espécies. O pássaro atual mais próximo evolutivamente dos ancestrais dos tentilhões é a cigarra-parda. Foram identificados também os genes que regulam o desenvolvimento , no embrião , do bico de algumas espécies de tentilhões , tornando-o mais largo ou mais estreito. Ocasionalmente , alguns descendentes desse grupo migraram para outras ilhas do arquipélago. Em cada ilha a população se adaptou a um tipo de comida disponível. As ilhas estão muito distantes  entre si , de modo que a migração de pássaros entre elas é muito rara. O isolamento geográfico , seguido do isolamento reprodutivo, levou à formação das várias espécies de tentilhões. Hoje , podemos encontrar diversas espécies vivendo na mesma ilha, mas, por causa do isolamento reprodutivo, elas não se cruzam. O processo pelo qual uma espécie se espalha por vários ambientes e  origina um número grande de espécies diferentes é chamado de irradiação adaptativa. Outro exemplo desse processo são os mamíferos , pois , de um único ancestral , surgiu um grande número de espécies diferentes, adaptadas aos mais variados modos de vida.

Isolamento Reprodutivo

As subespécies são populações da mesma espécie que, apesar de apresentarem diferenças genéticas , poderiam cruzar entre si, caso o isolamento geográfico terminasse em um intervalo de tempo não muito longo. Se isso acontecesse , as duas populações de raposas, a do Norte e a do Sul , poderiam reproduzir-se a recombinar seus genes e suas características. As mudanças genéticas ocorridas em uma populações se espalhariam para as outras, e não teríamos mais duas subespécies. Persistindo o isolamento geográfico, chega-se a um ponto em que as diferenças genéticas impedirão o cruzamento entre as populações, mesmo que o isolamento seja superado. Quando , pelo isolamento geográfico , uma população se torna diferente da original e atinge um isolamento reprodutivo , dizemos que surgiu uma nova espécie (especiação). Isso deve ter ocorrido com as duas populações de raposas: a raposa do Ártico pertence à espécie Alopex Lagopus e a do Sul , à espécie Urocyon Cinereoargenteus. Assim, os indivíduos de uma espécie estão isolados reprodutivamente dos indivíduos de uma espécie estão isolados reprodutivamente dos indivíduos de outras espécies. Isso quer dizer que uma espécie não troca genes com outra , mesmo que elas habitem a mesma região. Em outras palavras , não há fluxo gênico entre duas espécies ; os novos genes surgidos por mutação em uma espécie não passam para outra. Por isso cada espécie segue seu próprio "caminho evolutivo" , isto é , elas evoluem separadamente. Chama-se cladogênese o conjunto de processos que promovem a especiação, isto é , a separação de uma população em duas e a subsequente formação de novas espécies. A anagênese corresponde ao acúmulo de mudanças que uma população sofre ao longo do tempo, originando uma espécie com características diferentes. O processo de formação de novas espécies e de grupos superiores a espécies é chamado de macroevolução, enquanto as alterações das frequências gênicas que ocorrem dentro de uma espécie fazem parte do processo de microevolução. Os mecanismos responsáveis pelo isolamento reprodutivo podem ser pré-zigóticos e pós-zigóticos.