Pelo fato de a biotecnologia ser uma área multidisciplinar, entre os biotecnólogos que atuam em empresas e instituições de pesquisa, há profissionais oriundos de  diversas carreiras, como agrônomos, biólogos, físicos, químicos, engenheiros de computação e de produção, além de várias outras áreas.

Os biotecnólogos são profissionais que aplicam, individualmente ou em equipe, organismos, sistemas e processos biológicos à produção industrial:
desenvolvem a tecnologia e a engenharia de enzimas para fins médicos e industriais; transferem informação genética inter e entre espécies; transformam organismos vivos com interesse médico e industrial e desenvolvem a produção de organismos vivos. Também desenvolvem e aplicam organismos vivos à resolução de problemas no âmbito da tecnologia ambiental, dos recursos naturais renováveis e dos desperdícios industriais e urbanos.

A biotecnologia, processo também denominado como engenharia genética ou tecnologia do DNA recombinante, contempla a manipulação direta do material genético das células (DNA), objetivando alterar pontualmente características orgânicas ou introduzir novos caracteres genéticos nos seres vivos. Por isso, o uso da biotecnologia moderna requer a identificação e isolamento de seqüências de DNA (genes) responsáveis por expressar uma característica de interesse.

Utiliza-se a clonagem molecular a fim de isolar os genes desejados através de técnicas que induzem um ser vivo a amplificar a seqüência de DNA de interesse. Para essa finalidade são usados vetores de clonagem (plasmídeos bacterianos ou vírus), nos quais a seqüência de DNA de interesse é inserida. Esses genes selecionados podem ser liberados dos vetores e – como por milagre – são incorporados através de técnicas sofisticadas ao genoma do organismo-alvo. Esse processo é capaz de produzir um organismo geneticamente modificado (OGM), também chamado de organismo transgênico, cuja característica adquirida passa a ser hereditária.

Assim, a engenharia genética  permite a transferência do material genético de um organismo para outro. Ao invés de promover o cruzamento entre organismos relacionados para obter uma característica desejada, cientistas podem identificar e inserir, no genoma de um determinado organismo, um único gene responsável pela característica em particular.

Isto permite que as alterações no genoma do organismo sejam precisas e previsíveis, ao contrário do melhoramento genético clássico, que consiste na transferência de genes de um organismo para outro por meio de cruzamentos sexuais (hibridação), misturando todo o conjunto de genes dos dois organismos em combinações aleatórias. Como conseqüência, o processo de seleção do caráter desejado demanda uma enorme quantidade de tempo e não é exatamente preciso. Além disso, os resultados de melhoramento clássico de animais e vegetais estão limitados à variação natural dentro de diferentes recursos genéticos. Com a biotecnologia, virtualmente qualquer gene de qualquer organismo pode ser isolado e transferido para o genoma de qualquer outro ser vivo por mais divergente ou distante que seja na escala evolutiva. Sendo assim, é possível transferir para plantas, por exemplo, qualquer gene de fungos, algas, animais, bactérias ou vírus.

Fonte – Essa matéria baseou-se em textos extraídos das seguintes fontes: EMBRAPA, BIOAGRO DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA, FUNDAÇÃO BIOMINAS,  REVISTA BIOTECNOLOGIA E DO CD-ROM “ENTENDENDO A BIOTECNOLOGIA”

Marcos históricos da biotecnologia

Plantas e animais transgênicos

O desenvolvimento de organismos geneticamente modificados tem sido definitivamente impulsionado pelo potencial que representam como sistema modelo e ferramenta para o estudo da ciência básica e para a melhoria de produtos e processos. De fato, os organismos transgênicos possuem uma função importante tanto na ciência básica como na biotecnologia aplicada.

Na pesquisa básica, os organismos transgênicos fornecem excelentes modelos para o estudo de processos celulares básicos como regulação de expressão gênica e a genética molecular do desenvolvimento e diferenciação celular. O desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante, por si só, causou um enorme impacto no diagnóstico médico de doenças hereditárias e na oncologia. Os defeitos genéticos em diversos genes que causam câncer foram identificados como sendo alterações ou mutações na seqüência de bases de genes que codificam proteínas envolvidas no controle de crescimento e divisão celular, resultando em códons (código genético) modificados. A função desses genes e os efeitos das mutações têm sido avaliados em ratos transgênicos. As técnicas de engenharia genética também oferecem a possibilidade para correção de inúmeras doenças hereditárias por meio de manipulação gênica, uma nova área de perspectiva denominada terapia gênica.

Na biotecnologia aplicada, os organismos transgênicos, além de consistirem em bactérias, fungos, plantas ou animais geneticamente melhorados pela introdução artificial de definidas características, podem funcionar como biorreatores para a produção de proteínas valiosas ou para propósitos industriais. Neste último caso, o organismo transgênico obtido deve ter como características principais (1) a capacidade de produzir a proteína de interesse em grandes quantidades sem comprometer o funcionamento normal de suas células, (2) a capacidade de passar esta característica para próxima geração (progênie) e (3) no caso de ser um organismo multicelular como plantas e animais, a capacidade de produzir a proteína exógena em um definido órgão.

A estratégia atual para alcançar estes objetivos consiste em acoplar à seqüência de DNA que codifica a proteína de interesse (região codificadora do gene) seqüências de DNA (seqüências reguladoras de expressão gênica, promotor) que contém sinais responsáveis em dirigir altos níveis de produção da proteína no órgão desejado, por exemplo, nas glândulas mamárias de animais. O novo gene (transgene), mesmo que presente em cada célula do animal, funciona (expressa) somente nas glândulas mamárias, de tal forma que a proteína é produzida apenas no leite.

Após ligação da seqüência codificadora de DNA à seqüência de DNA que regula a expressão gênica, este DNA é injetado em embriões fertilizados de vaca, carneiro, cabrito ou rato com a ajuda de um micromanipulador (agulha de diâmetro extremamente fino) e microscópio. Os embriões injetados são implantados em fêmeas recipientes, onde eles têm a chance de sobreviver e nascer normalmente.

Assim, também, diversas tecnologias têm sido desenvolvidas para a inserção de DNA exógenos no genoma de plantas por meio de engenharia genética. Particularmente, para o caso de células vegetais, as tecnologias mais eficientes para transformação genética consistem em (1) infecção por Agrobacterium tumefaciens, (2) eletroporação de protoplastos e (3) o método biolístico. Todas estas tecnologias envolvem um sistema eficiente de cultura de tecidos e regeneração de plantas in vitro.

Os primeiros experimentos a campo com plantas transgênicas foram conduzidos em 1986, nos Estados Unidos e na França.

Na década de 1986 a 1995, 56 culturas diferentes foram testadas em mais de 3,5 mil experimentos realizados em mais de 15 mil locais, em 34 países. Em 1996 e 1997, o número de países que testaram plantas transgênicas a campo aumentou para 45, tendo sido conduzido somente nesses dois anos, mais de 10 mil experimentos. As culturas mais freqüentemente testadas foram: milho, tomate, soja, canola, batata e algodão, e as características genéticas introduzidas foram: tolerância a herbicidas, resistência a insetos, qualidade do produto e resistência a vírus.

A República Popular da China foi o primeiro país a comercializar plantas transgênicas no início da década de 90, com a introdução do fumo resistente a vírus, seguido pelo tomate também resistente a vírus. Em 1994, a empresa Calgene obteve a primeira aprovação nos Estados Unidos para comercializar o tomate transgênico 'Flavr-Savr', que apresentava amadurecimento retardado. A área global de culturas transgênicas cresceu de 1,7 milhão de hectares (1996) para 27,8 milhões de hectares, em 1998. Das cinco principais culturas transgênicas cultivadas em oito países, as duas principais foram soja e milho.

A maioria dos produtos já liberados para a comercialização contém transgenes que codificam para características que visam a minimizar estresses ambientais, incluindo tolerância a herbicidas, resistência a insetos e vírus. No entanto, as características que visam a aumentar a qualidade nutricional dos alimentos vêm se tornando progressivamente mais importantes e deverão prevalecer nas próximas gerações de produtos transgênicos:

- Resistência a insetos: pode ser obtida pela utilização de inibidores de proteinase de plantas, ou a partir de toxinas bacterianas (Bacillus thuringiensis), o gene Bt.  Como exemplos de plantas resistentes a insetos estão o milho, algodão, batata e soja transgênicas .

- Tolerância a herbicidas: sem dúvida essa modalidade é a que engloba o maior número de plantas transgênicas, tolerantes a uma série de herbicidas. Exemplos de espécies transformadas utilizando essa metodologia incluem milho, eucalipto, soja, cana-de-açúcar. Um exemplo já incorporado no cotidiano de discussões no cenário nacional acerca dos transgênicos é a soja, conhecida como "Soja Roundup Ready".

- Resistência a vírus: essa modalidade de obter plantas resistentes a viroses tem suas perspectivas cada vez mais amplas, à medida que novos conhecimentos são gerados em relação às fitoviroses. Esse processo é denominado silenciamento de gene ou proteção mediada pelo RNA (acido ribonucléico). Pode-se citar o mamão transgênico, com resistência ao vírus da mancha anelar do mamoeiro (PRSV), desenvolvido pela Embrapa-CNPMF e a Universidade de Cornell; ainda cita-se a batata transgênica resistente ao vírus do mosaico da batata (PVY), pela Embrapa-CNPH./Cenargen. Por meio de técnicas de biolística e por Agrobacterium tumefaciens e cultura de tecidos, o gene da capa protéica ou capsídeo do próprio vírus foi introduzido na planta, o que possibilita que ela se torne resistente ao vírus, funcionando assim como uma espécie de "vacina".

- Alteração de coloração de flores:

Novas perspectivas de mercado na floricultura foram abertas com a clonagem de genes associados à coloração de flores. Cores anteriormente inexistentes para determinada espécie se tornaram  possíveis a partir da transformação genética  com genes envolvidos nessas rotas bioquímicas. Também na modificação da arquitetura da planta e das flores, nas fragrâncias e na maior durabilidade das flores. Essa última associada à manipulação de genes associados à biossíntese do etileno.

- Obtenção de produtos novos a partir de plantas e alteração da qualidade nutricional

A empresa Calgene obteve óleos ricos e ácido esteárico, um ácido graxo saturado, com modificações e enriquecimento de óleos saturados que são relativamente incomuns em vegetais que acumulam óleos. Também foram obtidas alterações na composição de carboidratos com vistas à produção de tubérculos de batata, elevação do conteúdo de amido e redução de amilose. Em 2000, pesquisadores publicaram a obtenção de arroz geneticamente modificado que produz betacaroteno, precursor de vitamina A. Esse representa um ganho considerável em termos de qualidade nutricional de um produto consumido por grande fração da população mundial.

Clonagem de animais

O termo clonagem, hoje já incorporado ao cotidiano das pessoas, deriva etmologicamente do grego klón, que quer dizer "broto" e pressupõe "qualquer grupo de células ou organismos produzidos assexuadamente de um único ancestral sexuadamente produzido". Essa tecnologia permite a obtenção de indivíduos geneticamente idênticos. A clonagem é possível pela fissão de embriões (produção artificial de gêmeos) ou por transferência nuclear, isto é, transferência de núcleos de células somáticas para ovócitos sem núcleo para produzir embriões reconstituídos que são capazes, após a transferência para hospedeiros adequados, resultar em uma prole viável.

Um marco importante nessa área foi a clonagem da ovelha Dolly em 1997. Várias clonagens de animais se sucederam, dentre elas, macacos, bezerros, camundongos. Em 2000, a mesma equipe envolvida na clonagem da ovelha Dolly realizou a clonagem de cinco porquinhas (Millie, Christa, Alexis, Carrel, e Dotcom). Essa pesquisa, conduzida pela empresa PPL Therapeutics, é tida como o primeiro passo na trilha para solucionar a problemática da falta de doadores de órgãos. O método usado na clonagem foi uma variação do método empregado para criar a ovelha Dolly. Conhecida como "transferência nuclear", a técnica consiste em retirar o material genético de uma célula adulta e introduzi-lo num óvulo anucleado. O óvulo é então ativado e inserido na "mãe-de-aluguel", viabilizando o desenvolvimento do embrião. Os grandes esforços, até agora bem sucedidos, de criação de porcos clonados, possibilitarão, no futuro, a produção em série de órgãos, passíveis de serem transplantados do porco ao homem, sem rejeição. Isso certamente terá um impacto marcante sobre a longevidade. Essas abordagens abrem possibilidades para cientistas sonharem com a clonagem humana, bem como uma série de debates éticos, sociais e morais.

Clonagem de plantas

Com a possibilidade da clonagem de plantas a partir de células somáticas, o sonho do botânico austro-húngaro, Gottlieb Haberlandt, se tornou realidade. Em 1902, ele publicou a sua idéia sobre o princípio da "Teoria da Totipotência" que, profeticamente, postulou que os seres vivos têm capacidade de regenerar seus corpos inteiros a partir de células únicas. Nem ele nem os seus discípulos da sua época calcularam que suas tentativas abririam novos horizontes para a humanidade, o que atualmente é aplicado na biotecnologia vegetal. A técnica da clonagem in vitro de plantas é possível mediante a cultura de tecidos. Essa técnica se fundamenta na totipotência das células vegetais, por meio da regeneração in vitro, via organogênese ou embriogênese somática.

A cultura de tecidos  pressupõe o cultivo de plantas ou partes de plantas (explantes) em meio de cultura apropriado e asséptico, sob condições de temperatura, umidade, fotoperíodo e irradiância controlados, em sala de crescimento. Engloba, portanto, as técnicas de cultivo de células,  tecidos ou órgãos in vitro. Todo o material é manuseado em condições assépticas em câmaras de fluxo laminar. Essa técnica tem-se mostrado de enorme importância prática na propagação de espécies de interesse agroflorestal, também conhecida por micropropagação.

A micropropagação é a modalidade que mais se tem difundido e encontrado aplicações práticas comprovadas, e tem se concentrado na produção comercial de plantas, possibilitando sua multiplicação rápida e em períodos de tempo e espaço reduzidos. Deve-se ter sempre claro que a micropropagação mantém a identidade genética do material propagado, não introduzindo nenhuma variabilidade genética. 

Particularmente na área de plantas ornamentais, onde predominam plantas híbridas (gérbera, cravo, tulipa, orquídeas, dentre outras), a clonagem in vitro de matrizes selecionadas tem permitido a uniformização de características, época de floração, coloração, tamanho e forma das flores, dentre outras. A multiplicação in vitro pode, em alguns casos, ser obtida em larga escala, resultando na instalação de verdadeiras biofábricas comerciais, baseadas no princípio da linha de produção e algumas vezes automatizada.

Como exemplo, a biotecnologia na horticultura é utilizada no estabelecimento de propagação clonal rápida (floricultura, fruticultura, plantas medicinais, silvicultura) na limpeza clonal de plantas de vírus (via cultura de meristemas) e na hibridação ou fusão somática. A hibridação somática é realizada mediante a fusão de protoplastos, permitindo a obtenção de híbridos, superando as barreiras de incompatibilidade sexual. Uma importante contribuição da cultura de tecidos é na conservação de recursos genéticos in vitro, estabelecendo-se os chamados bancos de germoplasma. Também se vislumbra no futuro de se utilizar de sementes sintéticas, produzidas a partir de embriões somáticos, revestidos ou encapsulados com gel de alginato, contendo nutrientes necessários à nutrição do embrião que dará origem à futura planta.

Projeto Genoma

A maneira mais precisa de compreensão da estrutura e do funcionamento de um organismo é o seqüenciamento dos seus genes, o objetivo maior do Projeto Genoma (PG). O código genético, a unidade básica do genoma, a ordenação dos nucleotídeos oferecem a diversidade de informações necessária para gerar todas as formas de vida existentes no planeta. Desse modo, o seqüenciamento dos genes permite a leitura, a compreensão e a utilização dessas informações. Por exemplo, o pleno conhecimento do genoma humano possibilitará um melhor conhecimento da diversidade genética humana, permitirá o desenvolvimento de testes diagnósticos e prognósticos e guiará o desenvolvimento de novas drogas efetivas para as mais diversas doenças (terapia gênica).

O primeiro seqüenciamento de um genoma de um organismo vivo diferente de vírus foi obtido para a bactéria  Hemophilus influenzae.  Em 2000, cientistas do Estado de São Paulo obtiveram o código genético completo da bactéria Xylella fastidiosa. Isso corresponde à primeira bactéria fitopatogênica a ter o seu genoma seqüenciado. No Estado de São Paulo, com a conclusão do seqüenciamento do genoma da Xylella fastidiosa, e a proximidade da conclusão do genoma da Xanthomonas citri, em conjunto com as técnicas de cultura de tecidos e transformação genética, ampliar-se-ão as possibilidades de estratégias de controle dessas duas doenças bastante limitantes à citricultura.

Terapia gênica

Entende-se como terapia gênica a possibilidade de transferência de material genético para células de um indivíduo, resultando em benefícios terapêuticos. Cerca de 4 mil doenças genéticas são conhecidas, sendo portanto alvos potenciais da terapia gênica. As pesquisas sobre o genoma humano giram em torno da decodificação da seqüência inteira dos genes humanos. Os cientistas acreditam que, compreendendo a fundo o que acontece de errado quando uma doença aparece, a medicina entraria numa nova era, com terapias mais eficientes. O primeiro exemplo de aplicação da terapia gênica foi realizado em uma criança de quatro anos que sofria de uma desordem no sistema imunológico, nos Estados Unidos.

A conclusão de projetos dessa natureza representa, sem dúvida, uma das maiores revoluções biotecnológicas da história, com possibilidades de correção de inúmeras doenças hereditárias por meio de manipulação gênica. No entanto, o patenteamento dos genes humanos tem gerado polêmicas e está sob discussão, já que não foram "inventados" por nenhuma empresa, mas apenas "descobertos".

Vacinas sintéticas

Em 1986, foi obtida a primeira vacina humana geneticamente engenheirada (Recombivax HB de Chiron) e aprovada para prevenção de hepatite B.  A vacina de DNA é a mais recente forma de apresentação que veio revolucionar o campo de vacinas, representando um novo caminho para a administração de antígenos. O processo envolve a introdução direta do DNA plasmidial, que possui o gene codificador da proteína antigênica, e será expressa no interior das células. Esse tipo de vacinação apresenta uma grande vantagem, pois fornece para o organismo hospedeiro a informação genética necessária para que ele fabrique o antígeno com todas as suas características importantes para geração de uma resposta imune. Isso sem os efeitos colaterais que podem ser gerados quando são introduzidos patógenos, ou os problemas proporcionados pela produção das vacinas de subunidades em microrganismos. As vacinas de DNA, em teoria, representam uma metodologia que se aproxima da infecção natural, alcançando a indução da  proteção desejada.

Engenharia metabólica

Por meio da engenharia genética de plantas podem-se alterar importantes rotas do metabolismo e permitir que plantas, ou suas células, funcionem como biorreatores (reatores biológicos), tornando possível a produção de substâncias de valor farmacológico, como exemplo, vacinas e biofármacos.  A manipulação do metabolismo secundário das plantas, por meio de transformação genética, promete ser uma das mais importantes contribuições da engenharia genética aplicada à indústria. A superexpressão constitutiva dos genes envolvidos na rota biossintética dos metabólitos secundários em plantas transgênicas poderá aumentar significativamente a quantidade de compostos úteis produzidos pelas plantas. É crescente o interesse dos grupos de pesquisa em identificar, clonar e caracterizar os genes envolvidos na produção de certos compostos secundários, para posterior aplicação em trabalhos de transformação genética. Esses compostos secundários são de grande interesse na área medicinal, pois são utilizados no tratamento de doenças circulatórias e de vários tipos de câncer.

Os avanços em estudos de engenharia metabólica permitirão incrementos de produtividade de metabólitos secundários nos cultivos in vitro, contribuindo para a redução dos custos de produção, ou mesmo viabilizando a produção de novos compostos.

Um projeto ambicioso em biotecnologia foi recentemente concluído com sucesso: a produção de plantas transgênicas capazes de produzir plásticos biodegradáveis, progresso bastante promissor que diz respeito à obtenção de biopolímeros. Os benefícios dessa tecnologia ao meio ambiente são inegáveis, sobretudo pela sua natureza  reciclável.

Saúde humana

Entre as mais importantes descobertas deste final de século, uma tem destaque especial, particularmente para milhões de pessoas em todo o mundo portadoras de Diabetes mellitus e que dependem da insulina para estabilizar o nível de glicose no sangue. A primeira aplicação comercial da biotecnologia ocorreu em 1982, quando a empresa Genentech produziu insulina humana para o tratamento da diabetes. Para fornecer insulina em quantidades necessárias, o gene que produz a insulina humana foi isolado e transferido para a bactéria Escherichia coli. As bactérias se multiplicam e crescem em tanque de fermentação, produzindo a proteína insulina  que, a partir daí, é isolada e purificada.

Um novo produto, resultado de recentes pesquisas biotecnológicas, é a Insulina Lispro, produzida e comercializada pelo laboratório Eli Lilly com o nome de Humalog. Dentre outros exemplos de produtos obtidos pela biotecnologia pode-se citar o interferon-alfa-2b e interferon-beta, o fator anti-hemofílico empregados no tratamento da leucemia, da esclerose múltipla e hemofilia A, respectivamente, e o hormônio de crescimento humano (somatotropina). No caso da doença de Chagas, a Fiocruz (Instituto Oswaldo Cruz) desenvolveu um kit para diagnóstico, obtido a partir da transformação genética de bactérias contendo genes de Trypanosoma cruzi, as quais passaram a expressar antígenos desse parasita; as proteínas recombinantes  são utilizadas no imunodiagnóstico da doença.
 

Biodiversidade

A biodiversidade pode ser definida como a variedade e a variabilidade existentes entre organismos vivos e as complexidades ecológicas nas quais elas ocorrem. Ela pode ser entendida como uma associação de vários componentes hierárquicos: ecossistema, comunidade, espécies, populações e genes em uma área definida. Estima-se que a biodiversidade inclua 300 a 500 mil espécies vegetais e, destas, cerca de 30 mil são comestíveis.

O potencial uso da biodiversidade pode ser analisado por meio do seu papel no desenvolvimento de uma agricultura auto-sustentável. A conservação da biodiversidade é estratégica para satisfazer a crescente demanda alimentar da população mundial.

A Convenção em Diversidade Biológica (CDB), assinada durante a Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (ECO-92), define ainda a biodiversidade como a variabilidade entre todas as espécies do ecossistema.

Estima-se que o Brasil tenha cerca de 2 milhões de espécies distintas de animais, vegetais e microrganismos. O Brasil, assim como o México, China, Malásia e Austrália, é considerado como portador de uma megabiodiversidade.

A CDB instituiu normas para a preservação in situ e ex situ da biodiversidade.  Se a destruição da biodiversidade continuar no ritmo atual, acredita-se que até 2015, entre 4% e 8 % das espécies nas florestas tropicais podem desaparecer definitivamente.

A Constituição da República determina que cabe ao poder público e à coletividade a defesa e a preservação do meio ambiente para as presentes e futuras gerações. Para assegurar a efetividade desse direito, impõe-se preservar a biodiversidade e a integridade do patrimônio genético nacional.  Espera-se que este artigo contribua para maior clareza sobre o importante papel da biotecnologia na preservação da biodiversidade e na viabilização da sua utilização para o bem-estar do homem.

Em anos recentes, melhoristas se empenharam num esforço concentrado para aumentar a produção de alimentos ao redor do mundo por meio do melhoramento genético das espécies. Esse esforço conduziu a um renovado interesse pela potencial contribuição do melhoramento interespecífico.

É amplamente reconhecido que as espécies silvestres são portadoras de uma enorme variabilidade, quando comparadas com as espécies domesticadas. O processo de domesticação e a seleção artificial imposta pelo homem têm contribuído para a perda da biodiversidade, fenômeno denominado erosão genética.

Uma das melhores maneiras de aumentar a variabilidade genética nas espécies cultivadas é o cruzamento destas com seus parentes silvestres. Cruzamentos entre espécies domesticadas e silvestres podem resultar em incompatibilidade e presença de algumas características indesejáveis nas progênies. Obviamente, nenhum melhorista está disposto a sacrificar o padrão aceitável de produtividade e outras características em nome do aumento da diversidade genética.

O tomate é um excelente exemplo da contribuição da biotecnologia na viabilização do uso da biodiversidade presente no gênero Lycopersicum, no desenvolvimento de novas variedades dessa olerícola. A despeito das indesejáveis características agronômicas presentes nos tomates silvestres, eles têm sido comprovadamente importantes fontes de resistência a pragas e doenças.

O desenvolvimento de sofisticadas técnicas de análises genômicas, como a estratégia AB-QTL, vetor BIBAC, dentre outras, auxiliarão os melhoristas na exploração da biodiversidade interespecífica.

O homem domesticou, na sua existência, somente cerca de 100 a 200 milhares de espécies vegetais e, destas, menos de 15, atualmente, suprem a maior parte da dieta humana (Conway & Barbier, 1990). Estas 15 espécies podem ser agrupadas nas seguintes classes:

Cereais: arroz, trigo, milho, sorgo e cevada;

Raízes e caules: beterraba, cana-de-açúcar, batata, mandioca e inhame;

Legumes: feijões, soja e amendoins;

Frutas: citros e banana.

Fica evidente, desta forma, que o homem explora apenas uma parcela muito pequena da biodiversidade existente no planeta. A biotecnologia é uma nova promessa de quebra das barreiras entre as espécies.  Se os geneticistas puderem reunir características positivas de várias espécies em uma nova variedade, a contribuição para o bem-estar da sociedade será enorme.

O geneticista russo, Nicolai Ivanovich Vavilov (1926), identificou regiões onde as espécies vegetais apresentam a sua maior diversidade. Ele encontrou oito regiões geograficamente isoladas em diversas partes do mundo, que denominou centros de origem; sendo eles:

1. China

2. Índia
   A) Indo-malaio

3. Ásia Central

4. Oriente Próximo

5. Mediterrâneo

6. África Oriental

7. Mesoamérica

8. América do Sul
   A) Chile
   B) Brasileiro-paraguaio

Atualmente, acredita-se que esses sejam centros de biodiversidade e não propriamente de origem. Quer sejam eles centros de origem ou apenas de biodiversidade, o importante é que, nesses locais, os geneticistas podem encontrar a maior diversidade genética para as mais importantes espécies vegetais identificadas.

Dois dos principais objetivos da biotecnologia são preservação e expansão do conjunto gênico, isto é, conservação e ampliação da biodiversidade utilizável para os programas de melhoramento.

Não é demais lembrar que a bioprospecção farmacêutica, muitas vezes, implica o acesso aos costumes de comunidades tradicionais locais ou indígenas. Por conhecimento tradicional deve-se entender todo conhecimento, inovação ou prática individual ou coletiva de população indígena ou comunidade local, com valor real ou potencial, associado ao recurso genético ou a produtos derivados, protegido ou não por regime de propriedade intelectual.  A biotecnologia permite a identificação dos princípios ativos úteis à sociedade e a transferência dos fatores genéticos para outras espécies, aliviando a pressão sobre a espécie originalmente portadora da característica.

A preservação da biodiversidade tem função social e é de interesse da coletividade.

Sobre o tema, a ministra do Meio Ambiente, Marina Silva, já ressaltou:

Outra contribuição da biotecnologia para a preservação da biodiversidade é a formação dos bancos de germoplasma, onde os acessos são conservados via cultura de tecidos. Para muitas espécies, nas quais a conservação via sementes não é possível ou economicamente inviável, os bancos de germoplasma preservados em placas de Petri constituem a alternativa.

Os bancos gênicos, coleções em que os genes das espécies ameaçadas de extinção podem ser preservados para uso no futuro, após clonados, têm sido propostos como alternativa em face da provável extinção de muitas espécies com potencial utilidade para o homem.

Qualidade de vida

A expectativa de vida do homem praticamente dobrou ao longo do século passado. Enquanto a expectativa de vida era de 40 anos, em 1900, hoje, nos países desenvolvidos, ela é de cerca  de 76 anos. Em alguns casos, como o das mulheres no Japão, a estimativa é de 82,4 anos. A maior longevidade do ser humano só foi possível de ser alcançada graças aos avanços científicos na medicina e na alimentação, principalmente. A descoberta da penicilina e de várias outras drogas permitiu debelar doenças anteriormente fatais. A nutrição balanceada desde o período intra-uterino permitiu a formação de pessoas saudáveis e com maior resistência às doenças.

Uma das melhores evidências da importância de uma alimentação nutricionalmente equilibrada é a maior estatura da população atual quando comparada a de gerações passadas.

A biotecnologia, embora seja uma ciência ainda jovem, já mostrou seu potencial para melhoria da qualidade de vida do homem. Nesse particular, a biotecnologia voltada diretamente para ser humano já deu suas primeiras contribuições, a exemplo da insulina transgênica, produzida por bactérias. O potencial à frente é enorme, passando pela diagnose e cura de doenças fatais, produção de novos medicamentos, redução do custo de produção de medicamentos de grande uso, produção de tecidos e órgãos para transplante etc.

Desde a mais remota antigüidade, os genes têm sido permutados entre indivíduos da mesma espécie, no processo de reprodução sexual e, mesmo entre representantes de diferentes espécies com algumas restrições. A especiação, isto é, a formação das espécies, ocorre com o estabelecimento de barreiras ao intercâmbio gênico entre indivíduos de uma população. Neste sentido, pode-se entender que, anteriormente ao processo de especiação, a troca de genes se fazia sem os limites estabelecidos filogeneticamente.

A biotecnologia é realizada pelo homem desde aproximadamente 1800 a.C., quando se iniciou a utilização de fermento na panificação e na produção de vinhos. Por volta de 1860, alguns botânicos iniciaram o processo do melhoramento genético de forma deliberada, cruzando diferentes variedades. Esses botânicos transferiram e selecionaram genes para melhorar as qualidades das novas variedades. A maior parte das espécies cultivadas, incluindo milho, arroz, trigo, tomate, é resultado dos cruzamentos ao longo do processo evolutivo.

Entretanto, os cruzamentos entre variedades têm suas limitações. Eles podem ser realizados somente entre indivíduos da mesma espécie ou, em alguns casos, entre indivíduos de espécies bastante relacionadas, restringindo o intercâmbio de características apenas aos indivíduos aparentados. Quando duas variedades são cruzadas cerca de 100 mil genes de cada genitor são recombinados, produzindo combinações aleatórias. Na maioria das vezes, no melhoramento, apenas um limitado número de genes ou características é transferido de uma variedade para outra. Esse procedimento usualmente requer de 8 a 12 anos até que a nova variedade seja desenvolvida e esteja em condições de ser disponibilizada para os agricultores. Duas características desses programas de melhoramento são evidentes: eles não são precisos nem são rápidos.

A moderna biotecnologia adicionou precisão e rapidez no desenvolvimento de novas variedades. Isso é uma grande contribuição a essa ciência. Entretanto, talvez a maior de todas as contribuições dessa nova tecnologia tenha sido romper a barreira ao intercâmbio gênico imposta pelas espécies. Com a biotecnologia é possível transferir genes entre espécies que não são compatíveis sexualmente. A biotecnologia é o resultado do melhor entendimento, pelos cientistas, dos processos genéticos em nível da molécula do DNA.

O termo geneticamente modificado é comumente utilizado para descrever a aplicação da tecnologia do DNA recombinante, para alterar geneticamente as plantas, animais e microrganismos.

Em vez de cruzar indivíduos de diferentes variedades e conduzir a população segregante sob seleção por cerca de 10 anos, o cientista pode identificar, clonar e inserir o gene de interesse em uma variedade, com precisão e rapidez, utilizando a biotecnologia. Mais espetacularmente, o gene de interesse não precisa vir da mesma espécie ou de espécies relacionadas. Ele pode, virtualmente, vir de qualquer outro organismo vivo, em razão de o código genético ser universal.

Benefícios da biotecnologia e qualidade de vida

A FAO estima que a população mundial deverá dobrar até 2040. Dessa forma, a produção de alimentos e fibras, produtos da agricultura, deve aumentar proporcionalmente.

Três são as principais alternativas para se elevar a produção agrícola: i) expansão da área plantada; ii) melhoria do ambiente e iii) melhoramento genético das espécies.

Países como o Brasil ainda possuem terras que poderão ser incorporadas ao sistema produtivo contribuindo para a elevação da produção. Entretanto, nos países desenvolvidos, as áreas agricultáveis ainda não ocupadas são praticamente inexistentes.

No que diz respeito à melhoria do ambiente, muito ainda pode ser feito. Utilização da adubação, irrigação, controle de pragas e doenças, dentre outras, podem ser aprimoradas. A expectativa é de que progressos continuarão a ser conquistados nessa área. Entretanto, em alguns casos, essas melhorias podem resultar em custo adicional para o agricultor ou em maior aplicação de insumos (fertilizantes, inseticidas, fungicidas etc.) poluindo o meio ambiente.

O melhoramento genético é a alternativa ecologicamente mais equilibrada e de menor custo para o agricultor. Ao utilizar uma variedade melhorada o agricultor contribui para o aumento da produção, aliviando a pressão pela incorporação de novas áreas ao sistema produtivo.

O melhoramento genético via biotecnologia é a mais promissora, precisa e rápida estratégia para elevar a produção agrícola mundial, reduzindo as perdas na colheita, perdas decorrentes de pragas e doenças e elevando a produtividade das lavouras. Os benefícios da biotecnologia já se fizeram sentir pelos agricultores que vêm utilizando variedades transgênicas. Dentre eles, incluem-se os decorrentes da alteração genética das plantas para:

Resistência a fatores bióticos

A introdução de genes específicos que conferem resistência a pragas e doenças nas variedades transgênicas reduz a necessidade de pulverizações com os agrotóxicos. Por exemplo, quando variedades transgênicas de batata-doce resistentes às viroses foram introduzidas na África, a produtividade dobrou. Sem a aplicação de agrotóxicos, cerca de 60% dessas lavouras seriam perdidas. Cerca de 26% dos produtores de milho do meio-oeste americano, que plantaram variedades Bt, em 1988, reduziram o número de pulverizações com inseticidas e cerca de 50% daqueles produtores não utilizaram qualquer inseticida em suas lavouras, conforme relata um levantamento conduzido pela Iowa State University. Semelhantemente, os produtores de algodão que utilizam variedades transgênicas reduziram o uso de inseticida em cerca de 12% desde de que as variedades transgênicas foram introduzidas no mercado. Essas reduções no uso de agrotóxicos têm dois grandes benefícios: diminui a poluição ambiental e o custo de produção. A menor poluição ambiental e a produção de alimentos a preços mais acessíveis contribuem para a melhoria da qualidade de vida.

Tolerância à seca, à acidez do solo e a temperaturas extremas são características importantes em diversas regiões do globo. Por exemplo, a modificação da produção de ácido linolêncio na planta lhe confere maior tolerância ao frio e geadas. Essas características permitirão o aumento na produção de alimentos.

Tolerância a herbicidas não-seletivos

Variedades tolerantes a herbicidas permitem a manutenção dos campos livres da presença de plantas daninhas bem como viabilizam o plantio direto, em alguns casos. No caso de variedades de soja resistentes a herbicidas, as lavouras podem ser mantidas livres de plantas daninhas com apenas metade da quantidade usualmente requerida, representando economia para o agricultor e menor poluição ambiental.

Características especiais

A introdução de características especiais, como reduzida alergenicidade, conteúdo de amido, tempo de preteleira e outras podem representar valor agregado aos produtos agrícolas. Por exemplo, variedades transgênicas de batata, com elevado conteúdo de amido, absorvem menos óleo quando sob fritura, resultando em fritas mais saudáveis, principalmente para consumidores com  propensão a doenças cardiovasculares.

Características nutricionais

Os problemas de má nutrição, como a deficiência de aminoácidos, vitamina A, ferro, iodo e zinco, podem ser superados com a indução de genes que resultem em maior concentração desses nutrientes nos alimentos. Por exemplo, variedades transgênicas de arroz, com elevado conteúdo de betacaroteno e ferro, podem ter importante papel na solução de deficiência desses nutrientes em países cuja dieta é baseada no arroz. Variedades com maior conteúdo de nutrientes podem prevenir doenças crônicas na população.

Plantas como biorreatores

À medida que os cientistas mapeam os genes das espécies agronômicas, a transformação de plantas em biorreatores começa a se tornar mais concreta. O potencial das variedades transgênicas de produzir fármacos é bastante interessante. Essas variedades funcionarão como biorreatores na produção dessas substâncias.

Pesquisas preliminares sobre a produção de proteínas exóticas, vacinas e fármacos em plantas estão em andamento. Nessas circunstâncias, plantas transgênicas poderiam assumir uma nova e importante função no bem-estar da sociedade.

Esse benefício da biotecnologia deve-se concretizar mais no final da primeira década deste século. Acredita-se também que as plantas serão transformadas com genes para produzir monômeros e polímeros, que poderão substituir derivados de petróleo.

O futuro desponta-se otimista com as atuais contribuições da biotecnologia.  Acredita-se que ela dará importante contribuição aos melhoristas, no seu propósito de suprir a demanda de alimento, fibras etc. da população mundial.

Outros benefícios da biotecnologia

A tecnologia do DNA recombinante também tem sido utilizada na produção animal e microbiana para obtenção de substâncias usadas no processamento de alimentos e obtenção de medicamentos. Por exemplo, a somatropina bovina recombinante tem sido utilizada para elevar a produção leiteira em bovinos. Microrganismos geneticamente modificados também são utilizados para produção da chimosina, enzima usada na produção de queijos. Anteriormente à produção da chimosina transgênica, a enzima equivalente utilizada na produção de queijos era extraída do estômago de novilhas. Alguns fármacos já são produzidos pela tecnologia do DNA recombinante, inclusive a insulina humana utilizada por diabéticos