Sexo Explosivo

Produtora do valioso mel e polínizadora de muitas plantas importantes, a abelha comum, Apis mellifera, tem sido objecto da pesquisa e da fascinação humanas ao longo da história.

A vida sexual única desses insectos sociais está entre seus aspectos mais intrigantes.

Mais de 99% das abelhas fêmeas não se reproduzem.

Elas existem para ajudar uma fêmea - a rainha - a se reproduzir.

Em qualquer época, existe somente uma rainha na colmeia.

Ela põe todos os ovos, o que constituí um trabalho de tempo integral. Ela também determina se um ovo será fertilizado ou não.

Os ovos fertilizados originam fêmeas; ovos não-fertilizados geram machos.

Espere, você deve estar pensando: é o macho que fertiliza os ovos!

Sim, o esperma dos machos fertiliza os ovos, mas neste caso a fêmea - a abelha rainha - controla a distribuição de esperma.

Eventualmente, todas as colmeias precisam de uma nova rainha. Algumas vezes, a rainha velha morre. Outras vezes, num fenómeno conhecido como enxameamento, a rainha e um grupo de operárias partem para iniciar uma nova colmeia. Se a rainha morre ou vai embora, uma nova rainha deve ser produzida.

As abelhas operárias remanescentes dilatam algumas celas no favo que contém ovos fertilizados deixados pela antiga rainha. As larvas que eclodem desses ovos recebem um alimento especial, que estimula seu crescimento e desenvolvimento para tornarem-se prováveis rainhas.

A primeira rainha a emergir de sua câmara real mata qualquer outra aspirante à rainha. Então, ela deixa a colmeia para seu voo de acasalamento.

Machos de todos os arredores recebem a mensagem que uma rainha virgem encontra-se disponível e reúnem-se ao redor dela. Durante o voo, ela irá copular com 15 a 20 machos, e cada cópula constitui um evento.

Após conseguir inserir o pénis dentro de sua vagina, o macho literalmente explode, deixando não somente esperma, mas também os órgãos sexuais (que mais tarde caem) na fêmea.

O processo repete-se com outros machos, todos os quais morrem no final. A rainha retorna para a colmeia com um suprimento de esperma para toda a vida e começa a postura. Ela viverá aproximadamente dois anos e produzirá 3 mil ovos por dia.

Caso liberte o esperma, os ovos serão fertilizados e irão produzir fêmeas que devotarão suas vidas para alimentá-la, manter a colmeia, colectar néctar e pólen e criar as suas irmãs.

Os ovos não-fertilizados geram machos, que irão pairar ao redor da colmeia sem fazer nada de útil até partirem para encontrar uma fêmea virgem - um evento pouco provável.

Por isso, é interessante para a rainha limitar o número de machos.

Fonte : Vida - Ciência da Biologia - Volume III.  Artmed

 

Anemia falciforme

Mudanças de uma única letra no DNA, conhecidas como mutações pontuais, podem modificar um codão em outro, que especifica o aminoácido errado (conhecido como mutação trocada), ou para um sinal de finalização (mutação sem sentido), fazendo com que a proteína final fique truncada. Uma mudança de uma única base pode também alterar um codão de parada, de modo que ele então codifica um aminoácido (mutação com sentido), resultando em uma proteína alongada. O último tipo de alteração possível é aquela que altera um nucleótido, mas produz um codão sinónimo. Essas mutações são as chamadas "silenciosas".

Certamente há muitos exemplos dos três primeiros tipos de mutações pontuais com grande impacto na saúde humana.

Três diferentes mutações pontuais nos genes codificadores de proteínas, que modificam as moléculas de hemoglobina nas células vermelhas do sangue, são responsáveis por três diferentes doenças graves.

No caso da anemia falciforme, uma mutação trocada substitui um aminoácido hidrofílico (com afinidade pela água) por um hidrofóbico (sem essa afinidade), fazendo com que as proteínas se aglomerem e produzam células vermelhas descaracterizadas.

Na policitemia, uma mutação sem sentido interrompe uma das proteínas da hemoglobina, resultando em espessamento do sangue. E na talassemia - mutação com sentido - troca um codão de finalização (stop) (TAA) por um codão da glutamina (CAA), criando uma proteína muito maior e não funcional.

Só nos anos 80, os cientistas perceberam que mutações silenciosas poderiam atingir também a produção de proteínas - pelo menos nas bactérias e leveduras. Uma descoberta importante naquele momento foi que os genes desses microrganismos não usavam codões sinónimos em números iguais. Quando a bactéria Escherichia coli especifica o aminoácido asparagina, por exemplo, o codão AAC aparece no seu DNA com muito mais frequência que o AAT. A razão para essa utilização enviesada de codões logo fica evidente: as células estavam a utilizar preferencialmente determinados codões porque aquelas escolhas aumentavam a taxa ou a precisão da síntese proteica.
Acontece que normalmente os tRNAs correspondentes àqueles codões sinónimos não são igualmente abundantes no interior das células. E o mais importante é que um gene contendo mais codões correspondentes aos tRNAs relativamente abundantes seria traduzido mais rapidamente, pois a maior concentração dos tRNAs faria com que eles provavelmente estivessem presentes quando necessário.
Noutros casos, uma única variedade de tRNA ajusta-se a mais de um codão sinónimo, mas liga-se mais rapidamente a um codão em particular, então o uso daquele codão maximiza a precisão da tradução.

Consequentemente, uma célula tem boas razões para não utilizar todos os codões igualmente. Como se esperava em bactérias e leveduras, os genes que codificam especialmente proteínas abundantes exibem o maior desvio de codões, sendo que os codões preferidos se ajustam aos tRNAs mais comuns ou aos que formam melhores ligações.

Observações recentes em outros organismos -incluindo plantas, moscas e vermes - revelaram desvios similares.
Com uma variedade tão grande de espécies empregando essa técnica para melhorar a eficiência da produção de proteínas, seria provável que os mamíferos também a usassem. Análises de genes de mamíferos revelaram tendências que favorecem determinados codões.

A semelhança entre organismos simples e mamíferos, entretanto, mostrou-se apenas superficial.

Os mamíferos são organizados em grandes blocos, cada um com conteúdo de nucleótidos claramente assimétrico: algumas regiões são ricas em bases G e C, enquanto outras têm mais A e T.
Como resultado, genes presentes numa região do genoma rica em G e C tendem a ter mais codões com aquelas bases. Os nossos genes, então, mostram um desvio na utilização de certos codões, mas, diferentemente de organismos mais simples, o padrão dos mamíferos não sugere que a razão seja para optimizar a síntese proteica.
Durante anos, essa descoberta pareceu diminuir a possibilidade de as mutações silenciosas influírem no funcionamento do corpo humano.

A partir do início dos anos 2000, entretanto, a comparação de mesmos genes em diferentes espécies começou a mostrar que esta ideia estava errada. Pode-se medir a taxa com que sequências de genes em duas espécies divergiram comparando os locais onde os nucleótidos mudaram com aqueles onde permaneceram os mesmos.
Em princípio, qualquer mutação que não afecta um organismo é invisível para a selecção natural, que preserva variações benéficas. De acordo com o pensamento da época, regiões invisíveis para a selecção incluiriam locais de mutações silenciosas dentro de genes, bem como 98% do genoma que não especificam proteínas - o DNA não codificado. Porém, quando os cientistas começaram a observar se os locais das mudanças silenciosas em genes se desenvolviam com a mesma taxa de regiões não codificadas, eles inesperadamente encontraram diferenças - um sinal de que mutações silenciosas poderiam afectar a fisiologia.

Texto adaptado de "O Custo das mutações silenciosas, Scientific American, Julho 2009 - edição brasileira.

Loricíferos em ambientes extremos

Um ambiente capaz de asfixiar todos os animais conhecidos do planeta foi colonizado por pelo menos três espécies diferentes de invertebrados marinhos.Até ao momento, as únicas criaturas conhecidas capazes de viverem em ambientes sem oxigénio eram os vírus, as bactérias e alguns microrganismos unicelulares. Os cientistas acabaram por dar a volta ao que se julgava saber ao encontrarem as três espécies capazes de passar toda a vida sem necessidade de oxigénio no fundo do Mediterrâneo.
Não admira que estes seres multicelulares (metazoários) pertençam a um grupo pouco conhecido, o dos loricíferos, que mal chegam a 1 mm.
Apesar do tamanho, possuem cabeça, boca, sistema digestivo e uma carapaça.
As espécies que vivem nas partes mais profundas do mar podem se reproduzir por partenogénese ou reprodução pedogenética.
Roberto Danovaro, da Universidade Politécnica de Marche, na região italiana de Ancona, localizou as extraordinárias criaturas durante três expedições às costas meridionais da Grécia.

Ao contrário das plantas, fungos e todos os animais conhecidos, as novas espécies não usam mitocôndrias, os organelos celulares que convertem o açúcar e o oxigénio em energia.
Em vez disto, as estranhas criaturas têm outros tipos de organelos semelhantes aos hidrogenessomas − um componente celular com numerosos micróbios para produzir energia a partir de complexas reacções enzimáticas. O modo como estes animais evoluíram e como conseguiram sobreviver num meio tão adverso continua a ser um mistério.
É uma mudança evolutiva radical, já que as mitocôndrias acompanham os ancestrais dos animais há bilhões de anos.

Os habitantes das profundezas parecem ter trocado suas mitocôndrias por outras estruturas, mais adequadas a condições pouco oxigenadas."Esses loricíferos representam o primeiro caso dessa adaptação, mas as etapas do metabolismo deles provavelmente são parecidas com as que vemos em outros ambientes do mar profundo, onde há animais que se associam a bactérias capazes de aproveitar compostos químicos do lugar", afirma Bernardino, que espera mais descobertas do tipo.

Fonte : Science & Vie, Junho 2010

Links: Folha online

Encontradas três espécies br que vivem sem oxigénio

Partenogénese nas abelhas

Nas abelhas, os machos não têm pai, as rainhas são promíscuas.

Foi em 1845 que o padre polaco Johann Dzierzon descobriu que os machos de abelha não têm pai.

Os ovos não-fertilizados, que contêm apenas um conjunto de cromossomas (haplóides), desenvolvem-se em machos.

Ovos fertilizados, com dois conjun­tos cromossómicos (diplóides), originam fêmeas. Formigas e ves­pas têm o mesmo sistema de determinação de sexo, mas como esse sistema funciona tem sido um mistério.

Ocasionalmente ocorrem erros e um ovo fertilizado desen­volve-se em um macho diplóide, cujos descendentes são estéreis. Agora, graças a 13 anos de análise desses animais, um grupo de investigadores liderados por Robert Page da Universidade da Califórnia em Davis [nos EUA] encontraram o gene envolvido.

Denominado csd (do inglês, complementary sex determiner, determinante complementar do sexo), esse gene actua de modo completamente diferente de tudo que os geneticistas descobri­ram até agora, diz Page.

Parecem existir cerca de 19 versões diferen­tes do gene. Apesar das dúvidas, o grupo de investigadores demonstrou que, se são herdadas duas versões diferentes do gene csd, as proteínas codi­ficadas por elas combinam-se para desencadear o desenvolvimento de uma fêmea.

Um ovo não-fertilizado, com apenas uma cópia do csd, desen­volve-se em um macho.

O sistema falha quando um ovo fertilizado herda duas cópias da mesma versão do gene, resultando em um macho diplóide. Esses animais são, em geral, destruídos pelas suas irmãs ainda no estágio de larva.

Uma ópera trágica, bem ao estilo de Verdi, esta saga de uma colmeia!

"Essa descoberta é um marco", diz Gene Robinson, um entomologista da Universidade de Illinois, em Urbana-Champaign. "Ela abre caminho para se entender a biologia das abelhas em um nível mais aprofundado."

Por exemplo, o facto de as fêmeas copularem com muitos ma­chos garante que elas encontrarão parceiros com versões do gene csd diferentes das suas, o que evitaria a produção de machos diplóides inúteis. E as tentativas dos apicultores de criar linhagens puras têm falhado provavelmente porque não há diversidade suficiente do gene csd nas linhagens que eles criam.

No futuro, talvez seja possí­vel para os apicultores analisar os seus enxames de abelhas para garan­tir a existência de diversidade suficiente do gene csd para manter férteis as colmeias.

A partir do artigo : http://www.bioedonline.org/news/news.cfm?art=428

Testes Intermédios 2010/2011

Os testes intermédios de Biologia e Geologia têm por referência o programa da disciplina e a concepção de educação em Ciência que o sustenta.

Os testes incidem nas competências e nos conteúdos enunciados no Programa da disciplina e que são passíveis de avaliação numa prova escrita de duração limitada.

Informações e data aqui:

http://www.gave.min-edu.pt/np3/9.html

Albinismo em plantas

Uma boa questão de aula:

O albinismo é uma doença comum em animais e plantas. Explique porque razão não é possível encontrar plantas portadoras da referida mutação?

Normalmente o albinismo nas plantas surge devido a mutações genéticas que podem fazer com que os cloroplastos, que produzem a clorofila, nasçam inactivos. Desta forma, passam a chamar-se leucoplastos e são incapazes de produzir clorofila, responsável, pela coloração verde. Sem clorofila, não se realiza a fotossíntese, a reacção química que dá energia ao vegetal- assim a sobrevivência da planta fica comprometida só enquanto houver energia na semente. É quase impossível encontrá-las na natureza, podem ser vistas quando se faz germinação em grandes quantidades de sementes em laboratórios ou estufas.
Há um tipo de albinismo nas plantas, a chamada variegação que resulta da ausência parcial de clorofila nas folhas e/ou no caule da planta. Neste caso a planta torna-se ornamental graças à beleza que adquire. A variegação pode resultar surgir de várias formas.

• Variegação quimérica - falhas genéticas.

• Variegação devida a efeitos de reflexão - deve-se a efeitos visuais de reflexão da luz na superfície das folhas devido à existência de uma camada de ar abaixo da epiderme, o que resulta numa reflexão branca ou prateada.

• Variegação causada por outros pigmentos - a presença de outros pigmentos, como antocianinas, escondendo o pigmento verde. Frequentemente, esta variegação estende-se por toda a folha, tornando-a avermelhada ou arroxeada.

• Variegação patológica - infecções virais podem causar o aparecimento de determinados padrões na superfície da folha que permitem identificar o agente patológico.

Duas fotos que foram gentilmente cedidas por Nuno Guiomar, fotografadas no Alentejo. Portugal.

Digitalis purpurea, no seu fenótipo normal.
Foto - Nuno Guiomar















Digitalis purpurea (Albina)
Foto - Nuno Guiomar

















Fonte do texto : http://pt.shvoong.com/exact-sciences/agronomy-agriculture/1820188-planta-albina/

Primeira questão de aula

A primeira questão de aula está relacionada com os conteúdos leccionados até à página 51. Porto Editora.
Devem trazer folha de teste.
Tempo de duração 15 minutos.
Realização: No final do segundo tempo da aula de Sexta-feira, dia 7 /10 / 2010.

Para mentes mais esquecidas....

Tal como foi referido na aula, os trabalhos podem ser enviados por mail, em versão Word ou em PPT. Devem contudo obedecer a estes três pontos que referi na aula.
Nice work!

Descoberta de um novo código genético

O pré-RNAm, ao ser sintetizado, transcreveu a cadeia de DNA, incluindo os seus segmentos codificáveis e os não codificáveis. Por este motivo, o pré-RNAm é constituído por sequências codificáveis (exões) e por sequências não codificáveis (intrões).

Para que não haja interrupção na sequência de aminoácidos codificados, o RNAm tem de ter, na sua totalidade, significado genético. Por esta razão, ocorre o processamento ou maturação do pré-RNAm. Deste modo, enzimas específicas retiram as sequências não codificáveis de pré-RNAm (intrões), deixando apenas as sequências codificáveis (exões). Forma-se assim uma cadeia de RNAm totalmente codificável, ou seja, uma cadeia de RNAm em que cada codão codifica um aminoácido. A totalidade do pro­cesso ocorre no núcleo.

Esta visão simplista da maturação do RNA mensageiro foi agora alterada com os trabalhos publicados por dois investigadores da Universidade de Toronto, Canadá.

Dois investigadores da Universidade de Toronto descobriram uma visão radicalmente nova de como as células vivas usam um número limitado de genes para gerar órgãos enormes e complexos como o cérebro.

A equipa de investigação liderada pelos professores Brendan Frey e Benjamin Blencowe descreveu um código oculto no DNA, que explica um dos mistérios centrais da pesquisa genética: como um número limitado de genes humanos pode produzir um número muito maior de mensagens genéticas.

Quando o genoma humano foi completamente sequenciado em 2004, cerca de 20 mil genes foram encontrados. No entanto, descobriu-se que as células vivas usam esses genes para gerar uma fonte muito mais rica e dinâmica de instruções, composta por centenas de milhares de mensagens genética que dirigem as actividades celulares.

Para descobrir como as células vivas produzem essa diversidade nas suas informações genéticas, Frey e seu colega Yoseph Barash desenvolveram um novo método de análise biológica assistida por computador que encontra palavras-código escondidas dentro do genoma que constituem o que é referido como um "código de união". Este código contém as regras biológicas que são utilizadas para governar, como partes separadas de uma mensagem genética copiada de um gene, podem ser emendadas juntas, de diferentes maneiras, para produzir mensagens genéticas distintas (RNA mensageiro).

O “Enigma machine” é um programa informático que consegue descodificar as mensagens dos nossos genes.

"Por exemplo, três genes neurexin podem gerar mais de três mil mensagens genéticas que ajudam a controlar o metabolismo do cérebro", exemplificou Frey.

"Anteriormente, os investigadores não poderiam prever como essas mensagens seriam reorganizadas, ou emendadas, numa célula viva. O código de união que nós descobrimos foi usado, com sucesso, para prever como milhares de informações são reorganizadas de forma diferente em vários tecidos diferentes", acrescentou Frey.

A explicação para este processo interessante de "decifração do código de splicing" pode ser encontrado na revista Science et Vie do mês de Outubro.

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