Moscas e humanos
Autor: paulo.rasec | Publicado: 2011-12-04T02:56:00-08:00

Moscas têm caráter

É um equívoco pensar que as minúsculas criaturas que frequentam nossas fruteiras nada têm a ver com o ser humano. Geneticistas provaram que genomas parecidos resultam em processos de crescimento, lembranças e comportamentos semelhantes - inclusive na vida sexual. Eis o retrato da Drosophila melanogaster: uma heroína de laboratório

Por Malte Henk (TEXTO) e Solvin Zankl (FOTOS)


 
 

Com sua probóscide desdobrável (um apêndice alongado, também chamado de tromba, localizado na cabeça de algumas espécies animais), a mosca Drosophila se deleita com maçãs ou bananas. Ela é tão pequena que nem o zumbido que produz é audível
 
 

A maior parte do que sabemos sobre genes e hereditariedade é fruto de pesquisas realizadas com a Drosophila, que é facilmente cultivável em grandes números. Esta placa de Petri mostra duas cepas da chamada “biblioteca de moscas”, em Viena – duas entre milhares; cada uma com uma mutação especial; neste caso, asas curvadas para cima e um corpo amarelo
 
 

Observada da perspectiva humana, a mosca Drosophila melanogaster leva uma vida bastante insignificante. Especialmente no laboratório. Aqui, ela eclode para a vida em meio a uma mistura amarelo- -acinzentada de levedura no fundo de um tubo de vidro do comprimento de um dedo indicador. Depois disso, ela come, rasteja e voa em seu microuniverso. A maior parte de sua vida adulta é dedicada ao acasalamento que, como todas as ações das moscas, parece seguir um plano muito simples, semelhante à sequência de passos do “discofox”, uma dança muito popular na Europa.
A morte ocorre após dois meses de vida – ou mais cedo, quando o inseto é utilizado em experimentos. Nessa hora, a criatura morre em um miniaspirador elétrico, ou no “túmulo de moscas” – um jarro cheio de água e álcool etílico (etanol) na escrivaninha de algum doutorando.
Esta é a vida da drosófila. É óbvio que essas moscas também vivem na natureza; mas as habitantes dos tubos de vidro que se encontram, por exemplo, na chamada “biblioteca de moscas” do Instituto de Patologia Molecular, em Viena, conhecem um único ambiente há milhares de gerações: o laboratório. Nenhum outro organismo, exceto alguns seres unicelulares desinteressantes, foi tão exaustiva e intensamente pesquisado quanto a Drosophila melanogaster.
O biólogo fala do “modelo” Drosophila que o ajuda a criar ordem no caos da existência; no intricado emaranhado de genes, proteínas e enzimas. Para o biogeneticista, essa criatura, de apenas dois milímetros, é o que o telescópio é para o astrônomo ou o acelerador de partículas para o físico – um pontinho tão diminuto que nem se escuta seu zumbido quando ele voa. Mas as drosófilas dão aos cientistas a oportunidade de olhar por trás das coisas; de realizar experimentos de proporções gigantescas e observar como as moléculas dão origem à vida. Por essas razões, essa história se passa em Viena, onde a Drosophila é metodicamente manipulada, cultivada e apresentada ao mundo científico.
Barry Dickson, fundador da “biblioteca” vienense, especializou-se no acasalamento das drosófilas. “Dedico toda a minha vida profissional a elas e só posso nutrir a esperança de que, no fim, eu não conheça apenas a vida sexual das moscas, mas também algo que transcenda isso; algo que se refira a nós, seres humanos”, diz ele. 
Como o quê, por exemplo?
 
 

Os “bibliotecários”: o casal Krystyna Keleman e Barry Dickson criou a coletânea viva de drosófilas de pesquisa. Cada projeto de criação é inspecionado isoladamente. A especialidade dos dois pesquisadores é a vida sexual das moscas
 
Primeiro a multiplicação. Depois o envio para o mundo inteiro
De início, apenas alguns dados: a Drosophila tem 14.000 genes; o ser humano cerca de 25.000. A parcela de genes “homólogos”, que a mosca compartilha com o homem, chega a 70%. Em 2009, foram publicadas 1.986 dissertações científicas sobre o tema drosófila. E, na cozinha da “biblioteca de moscas” em Viena, o expediente de trabalho começa às 05h30.
É nesse horário que Franziska e Sabine, duas mulheres com mechas nos cabelos, descem ao porão do instituto e começam a misturar em um caldeirão de aço os ingredientes básicos para o alimento das moscas: extrato enzimático de malte líquido, farinha de milho, fermento, xarope de açúcar de beterraba. Durante o cozimento, o desagradável e enjoativo cheiro adocicado dessa mistura permeia o ar do porão; uma característica de todos os laboratórios de moscas. A temperatura correta para encher os 13.672 tubos deste dia é de 62ºC. Tudo na cozinha segue um procedimento padrão. “Às vezes preparamos uma comida energética, com muito fermento”, conta Sabine. “Antigamente eu não conseguia mais comer pão, porque o cheiro é muito parecido. Mas agora já me acostumei”, revela Franziska.
Três andares acima, as moscas são cercadas por uma vasta instalação de pesquisas, com amplos corredores, salas bem iluminadas, e enormes áreas de trabalho nas quais jovens cientistas se curvam concentradamente sobre microscópios. Inseridos em caixas de papelão, os tubetes de vidro circulam pelos laboratórios como carros em uma linha de montagem industrial; cada um contendo algumas dezenas de exemplares ou, mais precisamente, uma estirpe ou linhagem. As amostras vivas são mantidas em pequenas câmaras climatizadas com portas de aço, onde reina uma temperatura constante de 18ºC e 50% de umidade no ar. Ao todo, cinco milhões de moscas moram aqui.
Os pesquisadores vienenses querem ter acesso a todo o genoma da Drosophila por meio de sua coleção, que inclui milhares de linhagens de moscas – ou seja, elas compõem a referida biblioteca. Além disso, eles já despacharam, por FedEx, quase meio milhão de tubetes com moscas vivas para vários cantos do mundo a um preço que varia de € 2,50 a € 35,00 (R$ 5,70 a pouco mais de R$ 80,00), pagos com cartão de crédito.
No instituto pode-se também ir até o laboratório de Jürgen Knoblich e sua aluna de pós-doutorado Catarina Homem, para observar de perto como se trabalha com as drosófilas. A portuguesa empurra seus óculos de proteção casualmente sobre a testa e manuseia uma caixa cheia de moscas. Embaixo de sua mesa há um objeto que lembra um cesto de papel cheio de água e é precisamente ali que Catarina agora mergulha a caixa. Ouve-se um sibilar borbulhante e o objeto, submetido a um choque de resfriamento, reemerge. A pesquisadora balança a caixa e diversas partes de moscas caem na lâmina de seu microscópio – asas, pernas, corpos. A pós-doutoranda ri e diz: “Nitrogênio líquido; somos assassinos em massa”.
Do rádio ecoa uma música pop dos Bálcãs, enquanto Catarina Homem seleciona as cabeças de sua salada de membros de moscas. A equipe de Knoblich está interessada em tumores cerebrais e investiga por que os neuroblastos, as células embrionárias, ou células-tronco, no cérebro de insetos, às vezes se dividem e multiplicam patologicamente. Catarina faz a triagem desses casos, o que significa que ela colhe amostras e examina sucessivamente todas as linhagens da biblioteca.
 
 

Cada experimento é precedido de uma minuciosa interferência artesanal na vida, que lembra o trabalho em uma linha de montagem. Com as cerdas de um pincel, um assistente laboratorial classifica até 900 ovos por dia, para que eles possam ser injetados sequencialmente, por meio de um finíssimo tubo capilar de vidro, com material genético alterado
 
Todos os seus diversos genomas carregam, respectivamente, um gene alterado, “embutido”, como um fator perturbador de um gene “perfeitamente normal” de mosca. Quando esse intruso é acionado, ele bloqueia os processos que afetam o seu gene homólogo. Em geral, esses processos fazem com que as informações genéticas sejam copiadas do DNA e transportadas para determinados lugares nas células onde, de acordo com suas instruções, são construídas proteínas – aquelas macromoléculas vitais que todos os organismos contêm em grande parte. Quando a leitura de um gene é interrompida, as proteínas associadas a ele não podem ser construídas, resultando em uma infinidade de consequências possíveis. São esses efeitos que revelam, em sentido inverso, qual gene é responsável por qual proteína.
Essa manobra perturbadora pode ser efetuada em todos os 14.000 genes da mosca – e foi isso o que os diligentes auxiliares que construíram a “biblioteca de moscas” fizeram. É claro que esses “mecânicos da vida” inventaram outros aperfeiçoamentos. Por exemplo, quando se insere um “promovedor de choque térmico” no genoma, basta mexer no regulador de temperatura do laboratório para “desligar” um determinado gene da mosca a qualquer momento – e em todos os órgãos de seu corpo.
No caso do cérebro: se Catarina Homem verificar, para cada gene, se seu desligamento descontrola o crescimento normal das células cerebrais, ela acabará tendo em mãos uma lista sobre o desenvolvimento de todas as células relevantes. Tanto na Drosophila, como talvez também no ser humano.
A pessoa tem de estar bem descansada para executar essa tarefa e precisa ter um senso de ordem muito apurado. No final de sua pesquisa, Catarina Homem terá investigado o genoma de 300 mil moscas; ou seja, ela as terá eletrocutado e analisado. “Tomara que as drosófilas não sintam dor”, diz ela.
O crescimento do cérebro já é um processo suficientemente complexo; no entanto, ele é apenas um entre incontáveis mecanismos de desenvolvimento em um organismo que está se desdobrando em centenas de milhões de células. Provavelmente, ninguém estudou esse processo evolutivo do ovo ao organismo adulto mais a fundo do que Christiane Nüsslein-Volhard e seu colega Eric Wieschaus, ambos do Laboratório Europeu de Biologia Molecular, em Heidelberg, no sul da Alemanha.
De início eles não tinham uma ideia definida sobre o que, exatamente, deveriam procurar. Portanto, eles criaram indiscriminadamente milhares de mutantes, os compararam em um trabalho contínuo de dois anos e determinaram as funções dos diversos genes, com base em suas falhas visíveis. Desse modo, os dois mapearam o caminho do ovo, passando pelo embrião, até a larva da Drosophila.
O estudo tornou-se realmente empolgante quando ficou claro que a biologia do desenvolvimento da mosca também diz respeito a nós, seres humanos. Algo quase inimaginável em genes como o “bithorax”, cuja mutação produz um segundo par de asas; ou o “antennapedia”, que faz com que uma interferência ou perturbação leve ao crescimento de patas em vez de antenas na cabeça da mosca. Porém, a existência, ordem sequencial e função desses “genes-mestres”, que controlam outros genes e, com isso, a própria constituição física, são muito similares aos processos que ocorrem no ser humano.
Embora o último ancestral comum das moscas e do homem tenha vivido há 600 milhões de anos, os genes controladores são “conservadores” – eles se preservaram inalterados durante todo esse tempo. Quando se insere na mosca o gene responsável pela construção dos olhos no ser humano, ele fará a mesma coisa no inseto – e este desenvolverá olhos; olhos de mosca perfeitamente normais.
 

 

O acasalamento: as patas dianteiras e o pênis inserido na placa vaginal da fêmea dão o suporte necessário ao macho. O ritual de cortejo, rejeição e copulação é rigorosamente ditado pela genética – um “modelo ideal” para estudar como o genoma é traduzido em comportamento; inclusive a conduta durante o namoro, quando o macho estica uma das asas produzindo um som que visa seduzir a fêmea
 
Cambalear em círculos e morte precoce: destino de mutantes
Nüsslein-Volhard, Wieschaus e mais um colega receberam o Prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia de 1995 por suas pesquisas sobre o controle genético do desenvolvimento embrionário. Hoje, a Biblioteca de Viena ruma para a próxima etapa – a compilação simultânea de todos os efeitos do programa genético no organismo vivo. A “biblioteca de moscas” constitui uma espécie de arquivo dos 100 primeiros anos de estudos da biologia desses insetos e muitos exemplares antigos, já conhecidos, reaparecem volta e meia nas linhagens modernas. Por exemplo, a mosca “With”, com seu característico padrão de tridente no corpo; ou a “Methuselah” (“Matusalém”), que, em vez de dois meses, vive quase três; ou a “Drop dead”, que simplesmente tomba e morre; ou ainda a “Piruette” (“Pirueta”), com características particulares de voo. Os vienenses estão pouco interessados nessas criaturas bizarras. Eles querem entender como e por que o genoma funciona como uma máquina. Como o gene-X é ativado nesta célula, o gene-Y naquela e como ambos controlam, em conjunto, um órgão. Antigamente, o cientista era um descobridor que criava deliberadamente um “monstro mutante” e procurava pelo gene que causava a mutação; hoje, ele é um cross-linker, alguém que cruza e estabelece um vínculo entre as informações. Como hoje eles conhecem todos os genes, os pesquisadores investigam, por exemplo, quais deles dirigem, em conjunto, o ritmo do coração. Para isso, eles recorrem ao “acervo” da biblioteca, fazem uma triagem semelhante à que Catarina Homem executa, e contam um total de 500 genes que influenciam o batimento cardíaco – só na mosca.
Meta final ainda muito distante: compreender o pensamento
Ainda assim, a tarefa que os ambiciosos pesquisadores pretendem alcançar é ambígua, pois não se trata apenas de determinar o funcionamento “mecânico” dos organismos, mas também de processos de difícil compreensão, como o comportamento. Nas moscas, ele provavelmente é orientado em grande parte pela genética. Que mensagens genéticas ditam, por exemplo, o comportamento de acasalamento da Drosophila? Qual gene está ativo em seu tecido cerebral em um dado momento? Qual é o papel dos sinais de odor, das ações do parceiro em potencial ou de seu adversário, e também dos sinais de aprendizagem, memória e compreensão?
A meta final – entender completamente a “plasticidade” dos cérebros – está incrivelmente distante: desvendar como o genoma consegue garantir que os seres vivos sigam instintos e ainda assim permaneçam abertos a experiências. E o que também poderia fazer parte das experiências básicas de nossa própria existência, se não for precisamente essa oscilação entre o instinto e o reconhecimento?
 
O modelo Drosophila
A Drosophila melanogaster é uma mosca de até 2 milímetros de tamanho, frequentemente encontrada em frutas em estado de fermentação ou decomposição, nas quais ela deposita seus ovos. Desde 1907, ela é usada como cobaia para estudos genéticos e de desenvolvimento biológico. Ela pode ser facilmente cultivada em pequenos tubos de vidro e alimentada com uma mistura de substâncias ricas em açúcar e um tipo de farelo. Apenas 24 horas depois do acasalamento, a fêmea já põe até 400 ovos; quando estes eclodem, as larvas passam a pupas em um período de 3 a 5 dias. Após mais um período de 3 a 11 dias, nascem os imagos (as moscas adultas). Teoricamente, a linhagem resultante de uma única fêmea fecundada pode resultar em 16 milhões de insetos após 30 dias. As células de Drosophila contêm apenas quatro pares de cromossomos que se apresentam em forma de cromossomos gigantes em suas glândulas salivares, o que facilita imensamente as pesquisas genéticas. Muitas mutações no material genético se manifestam nitidamente por meio de mudanças de cor e forma (por exemplo, a cor dos olhos, o tamanho das asas, a disposição das cerdas) e, portanto, são fáceis de serem analisadas. A investigação detalhada dos insetos mutantes, seu isolamento e a análise funcional do desenvolvimento inicial de seus genes fazem da Drosophila um modelo ideal – ela é a criatura mais bem investigada em nível molecular que existe.
 
Ninguém pensa em desistir da investigação dessas questões complexas, muito pelo contrário: atualmente há 200 institutos no mundo estudando o comportamento da mosca drosófila. Existem 200 laboratórios repletos de tecnologia para melhor entender esses minúsculos pontos de vida: como funciona sua vida social; como elas aprendem a voar; por que ocorrem lutas hierárquicas em pleno voo. Já se sabe que a psicofarma humana acalma moscas nervosas e que elas reagem ao álcool como as pessoas: cambaleiam, querem sexo, ficam entorpecidas e moles. Informações como essas rendem manchetes. É assim que a genética e a neurociência se encontram na Drosophila e criam uma nova disciplina chamada neurogenética comportamental.
Barry Dickson é um dos cientistas que se comprometeram com essa nova linha de pesquisa. Há dez anos, ele se mudou da Califórnia para o instituto de Viena. Ele é biólogo, mas não um biologista. Evidentemente, sabe que pessoas são mais complicadas do que insetos. Seu comportamento não é um simples resultado de processos naturais, mas se orienta através da linguagem e da cultura. Muitas vezes, porém, os pesquisadores de moscas já lançaram luz sobre o complexo caminho do autoconhecimento humano: Thomas Hunt Morgan, por exemplo, demonstrou os conceitos básicos de genética hereditária, e Christiane Nüsslein-Volhard, o desenvolvimento do embrião. E Dickson sabe que todos os sistemas nervosos funcionam do mesmo modo. Portanto, podemos levar a sério os cientistas que afirmam: “Quando examinarmos os cérebros – inclusive os humanos – até os seus mais íntimos labirintos moleculares e genéticos, isso acontecerá primeiramente com base na Drosophila”.
 
 

A Drosophila vive assim: em tubos de vidro que contêm leveduras como alimento, fechados com um tufo de algodão permeável ao ar, e um código de barras que revela a identidade genética das moscas. É também assim que ela viaja – de Viena para laboratórios em todo o mundo
 
Mosca ajuda mosca. Ela é uma assistente social?
Os “drosófilos” são pessoas irônicas e sensíveis. Isso provavelmente resulta do tamanho de seus objetos de estudo. As moscas são tão diminutas que é possível amá-las e, ao mesmo tempo, submetê- -las a experimentos em massa um tanto misteriosos. “Eu jamais trabalharia com camundongos”, afirmam muitos pesquisadores vienenses.
Eles sabem que uma mosca não é igual a outra. Uma pode ser muito agressiva em seu cortejo, enquanto outra gosta de se apartar do resto. Ocasionalmente, uma fêmea “perde a paciência” e começa o jogo do amor por conta própria, contra todas as regras de etiqueta das moscas. A pesquisadora Krystyna Keleman relata uma experiência espantosa: uma mosca havia ficado presa na câmara de plástico quando imediatamente apareceu uma outra para ajudá-la a se soltar – empática como uma assistente social.
 
 

A “biblioteca de moscas” possui os mutantes mais estranhos: por exemplo, moscas com algumas pernas extras em vez das antenas na cabeça (acima) ou exemplares com os olhos encolhidos e restolhos de cerdas. Para superar o problema da profundidade de foco extremamente reduzida e garantir a nitidez desses close-ups, o fotógrafo compôs cada uma das imagens abaixo a partir de 70 fotos individuais
 
Portanto, caráter e singularidade são características que existem até nas moscas.
Todas essas diferenças, todos os indícios de individualidade, por mais sutis que sejam, deveriam ser levados em conta no grande modelo de previsão comportamental idealizado por Barry Dickson e Krystyna Keleman.
Mas há quem duvide dessa individualidade. O drosófilo e polímata Martin Heisenberg, de Würzburg, na Baviera, costuma colocar suas moscas em uma espécie de simulador de voo, para medir a força exercida por cada mosca no aparelho; ou seja, determinar o seu jeito de voar. “Mas esse comportamento não é, de forma alguma, descritível ou previsível matematicamente”, ressalta ele.
O que Heisenberg observa em seu simulador é a ação do mesmo princípio que seu pai, o físico Werner Heisenberg, descobriu no átomo: o Princípio da Incerteza.
Quando aplicado a seres vivos, esse princípio equivale ao livre arbítrio, cuja existência foi solidamente documentada e comprovada com a ajuda da mosca Drosophila melanogaster.
No fim das contas, restam várias perguntas. Será que algum dia a ciência afirmará que, graças à mosca, compreendemos como o nosso cérebro nos leva a fazer as coisas que fazemos? Os pesquisadores realmente conseguirão explicar por que uma mosca ensaia seu acasalamento durante 15 minutos e outra só durante 10 minutos? E o que isso tem a ver com a individualidade? Ou será que a vida, em sua fantástica e irrefreável diversidade, sempre permanecerá alguns passos à frente do que é racionalmente explicável? Saberemos mais sobre este tema daqui a 50 ou talvez 100 anos. Barry Dickson já terá morrido e outros pesquisadores terão se instalado nos laboratórios, com novas perguntas; mas a mosca, esta permanecerá.
 

Em um modelo computadorizado do cérebro da Drosophila, pesquisadores destacam todas as células nervosas nas quais se manifesta uma mutação genética ativa (as células nervosas têm prolongamentos chamados axônios). Os cientistas até realizam medições no cérebro aberto das moscas. Experimentos como estes envolvem muito menos escrúpulos éticos do que testes realizados, por exemplo, em camundongos
 
 
 
 

O fotógrafo de GEO SOLVIN ZANKL também constatou que moscas são animais de caráter. No laboratório havia as mais tímidas, que se reuniam nas áreas sombreadas mais distantes; e as “exibidas”, que se mostravam por toda parte. E foi estas que Zankl procurou registrar com sua câmera – às vezes fixando-se em uma única mosca durante horas. Para Zankl, este foi um trabalho em escala milimétrica. Ele trabalhou durante sete dias, muitas vezes das 9 às 23 horas, e produziu um total de mais de 8.000 fotos. O destaque da coleção é a foto de uma mosca macho, posicionada perfeitamente no foco da câmera, que faz suas asas vibrarem para impressionar uma fêmea. Em seguida, os dois se acasalaram. “Fiquei muito feliz neste momento”, declarou o fotógrafo de vida animal. O redator de GEO MALTE HENK, por sua vez, retornou da “biblioteca de moscas” de Viena com um novo livro favorito: Tempo, amor, memória – um biólogo notável e sua busca das origens do comportamento, de Jonathan Weiner (Editora Rocco), lindamente escrito e poético, como um romance.