Slide 1 - Sociedade Portuguesa de Inovação
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ÍNDICE GERAL CAPÍTULO 1 A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO CAPÍTULO 5 A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA CAPÍTULO 2 RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL CAPÍTULO 6 IDENTIFICAÇÃO E PARENTESCO CAPÍTULO 3 MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA CAPÍTULO 7 AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS CAPÍTULO 4 BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL CAPÍTULO 8 A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Índice do Capítulo :: Objectivos; :: Introdução; :: Centros de Domesticação: :: Domesticação das Plantas; :: Outros factores que afectam o início da domesticação; :: Diferenciação das raças; :: Bibliografia. CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Objectivos No final do Capítulo os formandos deverão ser capazes de: :: Conhecer o processo de domesticação de espécies animais e vegetais iniciada pelos povos de caçadores-recolectores do Crescente Fértil; :: Localizar no tempo e no espaço os principais centros de domesticação; :: Descrever as principais alterações comportamentais e fenotípicas sofridas pelos animais e plantas com o decurso da domesticação. CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Introdução Presentemente 99% dos seres humanos depende directa ou indirectamente dos produtos agrícolas e animais e dos seus derivados para: :: Alimentação; :: Combustível; :: Fertilizante para os solos; :: Produção de vestuário e calçado; :: Cosmética; :: Força de tracção. Múltiplos motivos, alguns destes pouco conhecidos, levaram a humanidade a domesticar animais e plantas conhecidos. Os eventos que conduziram à domesticação e posterior difusão da agricultura não ocorreram em simultâneo, mas sim de uma forma difusa, ao longo de uma determinada época que se convencionou designar por Neolítico. CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Centros de Domesticação Os locais onde se deu a domesticação são designados de centros de origem ou domesticação. São seis os principais centros: :: Velho Mundo :: Próximo Oriente, Vale do Indostão, Ásia Central, Sudeste Asiático, Bacia do Mediterrâneo e Norte de África); :: Novo Mundo :: América Central e Cordilheira Andina. O centro de domesticação do Próximo Oriente, ou Crescente Fértil, é tido como o primeiro e o mais importante de todos pelo número de espécies domesticadas e por ter sido o precursor das civilizações ocidentais. CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Centros de Domesticação Centro de domesticação Plantas Animais Mediterrâneo Ervilha Azeitona Trigo duro Menta Próximo Oriente Trigo Lentilha Aveia Cevada Mostarda Luzerna Couve Uva Cabra Ovelha Porco Vaca Dromedário Gato Búfalo Médio Oriente Amêndoa Pêssego Linho Couve Alho Cenoura Uva Ervilha Algodão Maçã Cavalo Camelo (báctriano) Ovelha Cabra CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Centros de Domesticação Centro de domesticação Plantas Animais Extremo Oriente Cebola Soja Maçã Alface Nabo Porco Galinha Carpa Búfalo Índia Arroz Laranja Cana-de-açúcar Pimenta preta Pepino Manga Banana Coco Vaca Galinha Nordeste Africano Café Ocre Sorgo Burro Vaca CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Centros de Domesticação Centro de domesticação Plantas Animais México Milho Papaia Batata-doce Algodão Amaranto Perú Andes Algodão Batata Abóbora Tomate Mandioca Porco da Guiné Lama Alpaca CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Centros de Domesticação Figura 1.1. Localização dos Centros de domesticação a cinza CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Centros de Domesticação >> Domesticação das Plantas Quais foram as primeiras plantas domesticadas? :: Foram sobretudo gramíneas como o trigo, cevada, linho e centeio; :: Posteriormente, foi domesticada a couve e algumas árvores de fruto. Onde? :: Velho Mundo :: Crescente Fértil; :: Na bacia do Mediterrâneo; :: Industão; :: Nordeste Africano. :: Novo Mundo :: América do Sul. Quando? :: Iniciou-se há cerca de 17 000 anos. CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Centros de Domesticação >> Domesticação das Plantas Em resultado disto: :: Os povos do Crescente Fértil passam a ter uma fonte de alimentos permanente e segura; :: Começam a tornar-se sedentários; :: Surgem então os primeiros povoados na região da Mesopotâmia (presentemente parte do Iraque, Turquia, Síria e Irão); :: Há cerca de 12 000 a 15 000 anos, os primeiros povos de agricultores passam por uma expansão demográfica, fruto da abundância alimentar resultante do cultivo e colheita de cereais e outras espécies vegetais entretanto domesticadas. CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Outros Factores que Afectam o Início da Domesticação :: Fim do período glaciar no hemisfério Norte → aumento gradual da temperatura → a aridez começa a comprometer o desenvolvimento de certas plantas; :: Diminuição de zonas ricas em pastagem; :: Redução da disponibilidade de água → condiciona o estabelecimento de zonas de cultivo e fixação das comunidades humanas e animais; :: Herbívoros e agricultores começam a competir pelo mesmo espaço; :: Crescente aumento da procura de alimentos fruto da explosão demográfica → desflorestação e esgotamento nutritivo dos solos; :: Inicia-se a “aproximação” forçada de algumas espécies animais. CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Outros Factores que Afectam o Início da Domesticação Figura 1.2. Fronteiras bem marcadas entre o deserto e as zonas de cultivo no Egipto CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Diferenciação de Raças Principais mudanças sofridas pelas plantas domésticas: :: Aumento da produtividade; :: Adaptação a novas condições climáticas; :: Ciclos reprodutivos mais curtos; :: Nalguns casos perda de semente e hiper-desenvolvimento do fruto. Porquê? :: Necessidade de adaptação a climas de características diferentes, solos, pragas e necessidades humanas. Como? :: Por cruzamento das plantas domésticas com as espécies semelhantes nativas de cada região; :: Selecção de caracteres produtivos (tamanho da semente, fibrosidade, quantidade de sementes). CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Diferenciação de Raças Principais mudanças sofridas pelos animais domésticos: :: Aumento da produtividade; :: Adaptação a novas condições climáticas; :: Docilidade; :: Redução ou aumento do porte. Porquê? :: Necessidade de adaptação a climas de características diferentes, parasitas e necessidades humanas. Como? :: Processo mais moroso e especializado do que nas plantas; :: Especialização das raças em relação à capacidade de trabalho e à produção de carne, leite, ovos e fibras; :: Baixo número de espécies envolvidas. CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Bibliografia :: Clutton-Brock J. (1999). A Natural History of Domesticated Mammals, Cambridge University Press. :: Direcção Geral de Pecuária (1987). Recursos Genéticos - Raças autóctones, espécies ovina e caprina. Direcção Geral da Pecuária, Lisboa. :: FAO (1992). United Nations Environment Program Convention on Biological Diversity, Organização para Agricultura e Alimentação, Roma. :: FAO (2000). World Watch List for Domestic Animal Diversity. Organização para Agricultura e Alimentação, Roma. :: Farias R. & Botelho A. (1996) Actas das Comunicações da 1ª Conferência Técnica sobre Recursos Genéticos Vegetais, Banco Português de Germoplasma, Braga. CAPÍTULO 1 ● A BIOLOGIA DA DOMESTICAÇÃO Bibliografia :: Miranda do Vale J. (1934) Exterior dos bovinos e suínos. Colecção Rústica - Folhetos do Agricultor. Empresa Nacional de Publicidade, Lisboa. :: Miranda do Vale J. (1976). O exterior do cavalo. Colecção Rústica, Editorial Notícias, Lisboa. :: Rodrigos A. (1981). Bovinos em Portugal. Direcção Geral dos Serviços Veterinários, Lisboa. :: Sanchez-Belda A. (1984). Razas bovinas españolas, Ministério de Agricultura, Madrid. :: Serra J. L. (1979). Anatomia, fisiologia e exterior dos animais domésticos. Colecção Agros, Livraria Popular de Francisco Franco. Lisboa. :: Zaohary D. & Hopf M, (2000) Domestication of Plants in the Old World. Oxford University Press, Cambridge. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Índice do Capítulo :: Objectivos; :: Introdução Histórica; :: Os Recursos Genéticos; :: Importância da Biodiversidade; :: Bibliografia; :: Endereços de Internet. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Objectivos No final do Capítulo os formandos deverão ser capazes de: :: Descrever as principais consequências da mudança nos sistemas de produção agrícola após a Revolução Industrial; :: Reconhecer a importância do aproveitamento dos recursos genéticos locais no desenvolvimento sustentável das regiões. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Introdução Histórica Revolução Industrial :: Distâncias geográficas ficaram mais curtas (caminho-de-ferro); :: Transferência de recursos excedentes de uma determinada região para outra geograficamente afastada e mais deficitária; :: Possibilidade de abastecer os mercados com produtos agrícolas de regiões cada vez mais longínquas; :: Progressos na área da química permitiram a criação de fertilizantes; :: Incremento da capacidade produtiva dos solos; :: Aumento do número de animais sustentados por hectare (encabeçamento). CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Introdução Histórica A sobrevivência e desenvolvimento das civilizações assenta na parceria entre o Homem e os seus animais e plantas domésticas. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Introdução Histórica Em resultado disto: Agricultura :: Os custos de produção baixaram abruptamente; :: Aumentou a superfície agrícola; :: Aumento da produção vegetal; :: Novas variedades de frutos e legumes; :: O ambiente deixa de ser um factor limite em muitos casos; :: Possibilidade de consumo de frutos e vegetais fora de época. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Introdução Histórica Produção animal e derivados :: Aumento da produção animal; :: Aumento do consumo; :: Selecção de raças animais altamente produtivas; :: Aumento da qualidade e bem-estar animal; :: Diminuição dos custos de produção; :: Diversificação de derivados alimentares; :: Melhoria na qualidade alimentar. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Introdução Histórica Final do Século XX :: Tomada de consciência politica acerca da biodiversidade; :: Assinatura da convenção para salvaguarda da biodiversidade no Rio de Janeiro; :: Início das politicas agro-ambientais pela UE; :: Agenda 2000; :: Retorno à agricultura sustentável. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Os Recursos Genéticos Definição São o conjunto de raças animais e variedades vegetais adaptadas ao meio ambiente, ao sistema de produção agrícola dessa região e a uma determinada função (alimentação, trabalho, têxtil). Como surgiram Interacção entre o homem, o meio ambiente e os indivíduos das espécies domésticas, animais e vegetais, ao longo dos tempos, num processo complexo que conduziu à formação de raças animais e variedades vegetais com características singulares. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Os Recursos Genéticos Recursos genéticos europeus A adaptação Capacidade de sobreviver e de se reproduzir com os recursos disponíveis. Diversidade genética No seio de cada raça os indivíduos têm pequenas diferenças genéticas que lhes conferem vantagem, ou desvantagem, em situações diferentes daquelas que caracterizavam a sua região de proveniência. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Os Recursos Genéticos CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Importância da Biodiversidade É necessária diversidade genética para: :: Conferir plasticidade fisiológica; :: Capacidade de adaptação a mudanças climáticas; :: Responder à procura dos mercados; :: Preservação da paisagem rural. Credit © General Comics Limites da genética :: Nem sempre a diversidade genética pode ajudar à adaptação; :: O homem tem de intervir no sentido de amenizar grandes diferenças ambientais. Exemplos: :: A bananeira não sobrevive naturalmente em regiões como a Península Escandinava; :: As vacas leiteiras não sobrevivem sem ajuda do homem no deserto do Neguev (Israel). CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Importância da Biodiversidade A destruição das raças ou variedades locais de animais e plantas, que resultaram de milhares de anos de evolução, constitui uma perda terrível e uma grave ameaça para o futuro. Credit © General Comics CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Os Recursos Genéticos Bovinas Caprinas Equinas Ovinas Suínas Blue Belgique Saanen Andaluz Awassi Danish Landrace Blond d’Aquitaine Murciana Árabe Ille de France Duroc Charolesa Malaguenha Hanoveriano Manchega Large Black Gelbvieh Puro Sangue Inglês Romanov Large White Holstein-Frisian Sela Francês Suffolk Pietran Jersey Limousine Normandesa Sallers Tabela 2.1. Principais raças exótica introduzidas em Portugal desde do século XIX CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Os Recursos Genéticos NOTA O CASO PORTUGUÊS No princípio do século XX, iniciam-se as importações de raças e variedades domésticas exóticas. Numa primeira fase, estas importações tiveram como objectivo melhorar alguns caracteres produtivos dos recursos genéticos Portugueses. Mas, na sua grande maioria, as raças e variedades exóticas conseguiam obter níveis de produtividade muito maiores em condições de exploração intensa, pelo que os agricultores rapidamente optaram por estas em detrimento das raças tradicionais. Em menos de sessenta anos, Portugal e muitos outros países perderam, irremediavelmente, uma parte muito importante dos seus recursos genéticos desenvolvidos durante centenas, ou mesmo milhares de anos. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Bibliografia :: Direcção Geral de Pecuária (1987). Recursos Genéticos - Raças autóctones, espécies ovina e caprina. Direcção Geral da Pecuária, Lisboa. :: Rodrigos A. (1981). Bovinos em Portugal. Direcção Geral dos Serviços Veterinários, Lisboa. :: Farias R. & Botelho A. (1996) Actas das Comunicações da 1ª Conferencia Técnica sobre Recurso Genéticos Vegetais, Banco Português de Germoplasma, Braga. :: Matos C. A. P. (2000). Recursos genéticos animais e sistemas de exploração tradicionais em Portugal. Archivos de Zootecnia 49, 363-383. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Bibliografia :: Reis J. (1995). Acerca do porco. Federação Portuguesa de Associações de Suinicultores, Lisboa. :: Rodrigos A. (1981). Bovinos em Portugal. Direcção Geral dos Serviços Veterinários, Lisboa. :: Santos E. & Bettencourt E. (2002). Manual de apoio à formação e treino em Conservação ex situ de Recursos Fitogenéticos, Instituto Internacional dos Recursos Fitogenéticos (IPIGRI), Nairobi Quénia e Instituto Nacional de Investigação agrária (INIA), Lisboa. Disponível em formato pdf via Internet: http://www.ipgri.cgiar.org/Themes/exsitu/RecursosFitogeneticos/PDF/Prelims.pdf. :: Serra J. L. (1979). Anatomia, fisiologia e exterior dos animais domésticos. Colecção Agros, Livraria Popular de Francisco Franco. Lisboa. CAPÍTULO 2 ● RECURSOS GENÉTICOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Endereços de Internet :: Agroportal: noticias e artigos de opinião sobre a agricultura em Portugal http://www.agroportal.pt. :: Conferência Internacional sobre a Biodiversidade: ciência e governação, UNESCO 24 a 26 de Janeiro, 2005, Paris http://www.recherche.gouv.fr/biodiv2005paris/en/index.htm. :: Domestic Animal Diversity Information System (DAD-IS) Portal de Internet da FAO com informação sobre os recursos genéticos animais de todo o mundo http://dad.fao.org/en/Home.htm. :: Portal Internet do Ministério da Agricultura e Pescas, http://www.min-agricultura.pt/. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Índice do Capítulo :: Objectivos; :: A electroforese de proteínas; :: A reacção em cadeia da polimerase (PCR); :: Os polimorfismos de tamanho dos fragmentos de restrição (RFLP); :: Os polimorfismos de tamanho dos fragmentos amplificados (AFLP); :: Os microssatélites; :: Os polimorfismos nucleotídicos simples (SNP); :: Bibliografia. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Objectivos No final do Capítulo os formandos deverão ser capazes de: :: Compreender os fundamentos dos principais métodos moleculares utilizados na análise da diversidade biológica; :: Avaliar as vantagens e limitações dos diferentes métodos na caracterização genética das espécies. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA A Electroforese de Proteínas A separação das proteínas por electroforese baseia-se na capacidade de aquisição de carga em solução e subsequente aplicação de um campo eléctrico. Dos 20 aminoácidos que entram na constituição das proteínas, três podem ter carga positiva e dois carga negativa. Os restantes são electricamente neutros. A introdução de técnicas de focagem isoeléctrica, que separam as proteínas com base no seu ponto isoeléctrico, aumentou de forma significativa a capacidade de resolução das técnicas electroforéticas convencionais. No seu conjunto, as técnicas de separação de proteínas revelaram uma enorme quantidade de variabilidade genética existente nos organismos. No entanto, estas técnicas foram, sempre, uma análise indirecta do genoma, com limitações metodológicas importantes e não aplicáveis a regiões não codificantes. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA A Electroforese de Proteínas V + A _ Origem da migração Figura 3.1. Aspecto de uma separação electroforética de proteínas CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA A Reacção em Cadeia da Polimerase (PCR) Uma reacção de PCR é tipicamente constituída por três passos: :: Desnaturação do DNA a elevadas temperaturas; :: Hibridação dos primers com cadeias de DNA simples; :: Extensão das novas cadeias por acção da polimerase do DNA. Actualmente, é possível realizar reacções de PCR sobre qualquer tipo de material de origem biológica (incluíndo, em condições especiais, material fóssil não muito antigo) e obter, assim DNA em quantidade suficiente para ser estudado por uma ampla variedade de métodos de análise. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA A Reacção em Cadeia da Polimerase (PCR) Figura 3.2. Principais aspectos de uma reacção em cadeia da polimerase (PCR). a. a reacção de PCR pode amplificar qualquer porção da molécula de DNA; b. no início, as duas cadeias desnaturam e abrem, dando lugar à hibridação por parte dos primers e subsequente processo de extensão; c. um ciclo de uma reacção de PCR é composto por uma fase de desnaturação do DNA (D), uma fase de hibridação com os primers (H) e uma fase de extensão do DNA mediada por uma polimerase (E); d. a partir de um número inicial reduzido de cópias do segmento de DNA que se pretende amplificar, dáse um aumento exponencial ao longo dos ciclos da reacção de PCR. a b C 5’ 3’ 3’ 5’ d 93 C D E 70 C 50 C H Tempo 0 1 2 Nº de ciclos 3 CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Os Polimorfismos de Tamanho dos Fragmentos de Restrição (RFLP) A utilização de RFLP na caracterização de genomas baseia-se na possibilidade de utilização de enzimas de restrição, capazes de reconhecer pequenas sequências específicas na molécula de DNA e produzir um corte. A análise de RFLP por rotina implica a amplificação prévia, por PCR, de uma região de interesse, a sua digestão com a enzima, ou enzimas seleccionadas, e a subsequente separação dos fragmentos obtidos num gel de agarose ou de poliacrilamida. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Os Polimorfismos de Tamanho dos Fragmentos de Restrição (RFLP) A 700 bp G A AT T C C T TA A G Figura 3.3. Procedimentos experimentais destinados à obtenção de RFLP. EcoRI A. as sequências de DNA possuem determinados motivos que são reconhecidos pelas enzimas de restrição; B. estas enzimas cortam o DNA em fragmentos mais pequenos; C. os fragmentos de DNA resultantes da digestão enzimática são separados por electroforese. B 200 bp G 500 bp A AT T C C T TA A Electroforese C _ 700bp 500bp 200bp + G CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Os polimorfismos de tamanho dos fragmentos amplificados (AFLP) Os AFLP surgiram como uma forma relativamente simples e rápida de caracterizar genomas pouco ou nada conhecidos. Representam um avanço considerável em relação aos RAPD (porções polimórficas do DNA amplificadas aleatoriamente) por serem mais reprodutíveis, mas a sua interpretação é, ainda assim, complexa. A obtenção de AFLP faz-se através de uma primeira digestão do DNA extraído com duas enzimas de restrição, seguida da utilização de adaptadores aos quais se ligam primers específicos que, por isso, vão amplificar apenas uma pequena fracção do DNA digerido. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Os polimorfismos de tamanho dos fragmentos amplificados (AFLP) A 5’ G 3’ C T TA A Figura 3.4. Procedimentos experimentais destinados à obtenção de AFLP. B A. o DNA total de um organismo é cortado por duas enzimas de restrição; C B e C. nos locais de corte são adicionados adapatadores especiais que permitem a ligação de adapatadores específicos; EcoRI 5’ 3’ MseI A AT TC T TA A 3’ T 5’ A AT G C TA C 3’ G 5’ Adaptadores de ligação G T TA A 5’ C A AT TC T TA C 3’ 3’ G TTA A G A AT G 5’ Amplificação utilizando iniciadores especificos dos adaptadores D 5’ C A AT TC T TA C 3’ G T T A AG T TA C 3’ D. procede-se à amplificação da porção do DNA à qual se ligaram adapatadores; E. padrões de bandas observados num gel de AFLP. E G TTA A G A AT G 5’ CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Os Microssatélites Os microssatélites são conjuntos de uma a seis bases repetidas em tandem que, no total, não ultrapassam cerca de 200 nucleótidos. A identificação de microssatélites nas espécies de interesse é feita através da construção de uma biblioteca genómica, seguida de clonagem dos fragmentos que contém microssatélites e da sua sequenciação. Os primers são posteriormente desenhados nas regiões flanqueadoras. A separação e análise dos microssatélites faz-se em geis de poliacrilamida e subsequente coloração com nitrato de prata. Alternativamente, vários microssatélites podem ser analisados simultaneamente com auxílio de um sequenciador automático, procedendo-se à sua detecção mediante fluorescência. O elevado grau de variabilidade dos microssatélites e a sua abundância na maior parte dos genomas confere-lhes um papel de enorme importância na construção de mapas genéticos, na análise da diversidade genética das populações e das espécies, e também em estudos de identificação individual e certificação do parentesco. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Os Microssatélites a aatgtccaggcttctCACACACACACACACACACACACACACAccttgtaacgttt aatgtccaggcttctCACACACACACACACACACACACAccttgtaacgttt b ggtatcttatctgtaaGTTGTTGTTGTTGTTGTTGTTGTTGTTGTTtaggattatgcg c tgacttactgaatcttGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATAaagagttctaac Figura 3.5. Alguns exemplos de microssatélites. (a) di-nucleotídeo representado por duas formas, uma com 14 repetições do motivo CA, e outra com apenas 12; (b) tri-nucleotídeo; (c) tetra-nucleotídeo. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Os Microssatélites A. B. Figura 3.6. Separação de um microssatélite A) em gel de poliacrilamida e coloração com nitrato de prata e B) em sequenciador automático. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Os Polimorfismos Nucleotídicos Simples (SNP) A introdução da sequenciação de DNA em larga escala permitiu a emergência dos SNP, o principal tipo de variação molecular existente no DNA. Os SNP são tipicamente polimorfismos bi-alélicos, e a sua abundância, aliada à facilidade de análise e respectiva automatização, transformá-los-á, em pouco tempo, como os mais relevantes na maior parte dos estudos de genética fundamental e aplicada. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Os Polimorfismos Nucleotídicos Simples (SNP) Figura 3.7. Resultado de uma reacção de sequenciação de DNA em que os picos indicam os nucleoótidos que constituem uma das cadeias da molécula. A seta indica um polimorfismo nucleotídico simples (SNP) resultante da ocorrência simultânea das bases C e T. CAPÍTULO 3 ● MÉTODOS MOLECULARES NA ANÁLISE DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA Bibliografia :: Avise J. (2004). Molecular Markers, Natural History and Evolution. 2nd. Edition, Sinauer Associates. :: Hartl D. L. & Clark A. G. (1997). Principles of Population Genetics. 3rd Edition, Sinauer Associates. CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL Índice do Capítulo :: Objectivos; :: Polimorfismo, frequências alélicas e frequências genotípicas; :: O equilíbrio de Hardy-Weinberg; :: A heterozigotia; :: Os factores de mudança evolutiva; :: As características complexas; :: Bibliografia. CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL Objectivos No final do Capítulo os formandos deverão ser capazes de: :: Compreender o conceito de polimorfismo genético e estar aptos a calcular frequências alélicas e genotípicas; :: Compreender o equilíbrio de Hardy-Weinberg e saber determinar os valores de heterozigotia observada e esperada a partir de uma distribuição fenotípica; :: Conhecer os principais factores que determinam a mudança evolutiva e saber avaliar o seu impacto na trajectória das populações e espécies; :: Diferenciar características de determinismo genético simples e complexo e compreender o conceito de QTL. CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL Polimorfismo, Frequências Alélicas e Frequências Genótipicas :: Existe polimorfismo genético quando, numa população, ocorrem pelo menos duas formas alternativas de um gene com frequências superiores a 1%; :: A percentagem de loci polimórficos observada numa população e o número médio de alelos por locus são medidas que sumariam a diversidade genética de uma população, raça ou espécie; :: Nos sistemas co-dominantes, como acontece geralmente com as proteínas e os microssatélites, as frequências genotípicas e alélicas são facilmente determinadas por contagem directa. CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL Polimorfismo, Frequências Alélicas e Frequências Genótipicas AA AB AB AA BB AB AA AB BB AA Figura 4.1. representação esquemática da separação electroforética de uma proteína ou de um microssatélite com dois alelos comuns, A e B. AA, AB e BB correspondem aos genótipos observados nos dez indivíduos estudados. CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL Polimorfismo, Frequências Alélicas e Frequências Genótipicas Para o caso anterior: :: Frequências genótipicas f(AA) = 4/10 = 0.4 f(AB) = 4/10 = 0.4 f(BB) = 2/10 = 0.2 :: Frequências alélicas p (frequência de A) = 12/20 = 0.6 q (frequência de B) = 8/20 = 0.4 CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL O Equilíbrio de Hardy-Weinberg Uma população diz-se em equilíbrio de Hardy-Weinberg quando não há uma diferença significativa entre a distribuição fenotípica observada e a esperada assumindo que os genes se juntam ao acaso para formar os indivíduos. De acordo com este formalismo, as frequências alélicas não se modificam ao longo das gerações. CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL A Heterozigotia A heterozigotia observada (Ho) obtêm-se a partir da divisão entre o número de indivíduos heterozigóticos da amostra e o número total de indivíduos analisados. A heterozigotia esperada (He) corresponde ao valor de heterozigotia no caso de a população verificar o equilíbrio de Hardy-Weinberg. CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL Os Factores de Mudança Evolutiva A mutação A mutação é a fonte de diversidade genética que entra numa população e pode implicar desde simples substituições nucleotídicas até alterações que envolvem o número de cromossomas. CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL Os Factores de Mudança Evolutiva A recombinação A recombinação está associada à reprodução sexuada e permite a redistribuição da diversidade genética que é introduzida nas populações por mutação. CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL Os Factores de Mudança Evolutiva A deriva genética A deriva genética provoca uma erosão da diversidade ao longo do tempo, podendo mesmo estar na origem de populações sem qualquer variabilidade genética. Este processo de perda progressiva de diversidade genética é uma função directa do tamanho efectivo de uma população. CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL Os Factores de Mudança Evolutiva 1.0 0.8 N=20 N=500 0.6 N=500 0.4 N=20 0.2 0 0 20 40 60 80 100 Figura 4.2. Flutuações aleatórias das frequências alélicas em populações de efectivo (N) grande e pequeno ao longo das gerações. Note-se a rápida fixação dos alelos numa população de N=20 e, ao contrário, a manutenção do polimorfismo numa população de N=500. CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL Os Factores de Mudança Evolutiva A selecção Selecção é o processo que determina a modificação das características dos organismos através da reprodução diferencial dos vários genótipos que existem numa população. Entre outras situações, pode promover a rápida fixação de um alelo numa população (selecção positiva), ou então determinar a sua remoção (selecção negativa). CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL As Características Complexas As características morfológicas, fisiológicas e comportamentais que são o alvo dos processos de selecção natural e artificial exibem, normalmente, um complexo mecanismo de transmissão que resulta da influência de vários genes e, também, do meio ambiente. Os genes que contribuem para este tipo de características designam-se por QTL (quantitative trait loci). CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL As Características Complexas CAPÍTULO 4 ● BREVES NOÇÕES DE GENÉTICA POPULACIONAL Bibliografia :: Hartl D. L. & Clark A. G. (1997). Principles of Population Genetics. 3rd Edition, Sinauer Associates. :: Nei M. (1987). Molecular Evolutionary Genetics. Columbia University Press. CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA Índice do Capítulo :: Objectivos; :: A variabilidade genética; :: As distâncias genéticas; :: Filogenia e filogeografia; :: Selecção e adaptação; :: Bibliografia. CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA Objectivos No final do Capítulo os formandos deverão ser capazes de: :: Compreender o conceito de heterozigotia; :: Compreender o conceito de subestruturação populacional e os seus efeitos nas partições da diversidade genética no seio de uma espécie; :: Perceber que a aplicação de métodos moleculares permite avaliar a distância genética entre populações, raças ou espécies; :: Perceber que a obtenção de sequências de DNA permite desenvolver estudos filogenéticos e filogeográficos; :: Compreender que a essência da domesticação, ou seja, os processos de selecção e adaptação, são mais bem conhecidos através do estudo de múltiplos marcadores moleculares. CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA A Variabilidade Genética Como se viu anteriormente, os valores de heterozigotia de uma população, raça ou espécie podem ser determinados empiricamente. Estes valores devem, posteriormente, ser confrontados com os valores esperados no caso de uma população em equilíbrio mutaçãoderiva, que podem ser calculados pela expressão: H = 4Neµ / (4Neµ + 1) CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA A Variabilidade Genética As comparações realizadas até hoje entre valores empíricos e teóricos da heterozigotia mostram, em geral, que as populações naturais são muito menos variáveis do que o esperado. A explicação mais plausível para esta diferença está provavelmente associada a um baixo efectivo populacional de longo termo, muito menor do que aquele que é normalmente estimado. Numa situação em que os cruzamentos entre indivíduos de uma população não se dão ao acaso pode ocorrer subestruturação populacional. A fracção da diversidade genética que se deve a diferenças entre subpopulações é, em geral, directamente proporcional ao seu grau de isolamento e pode ser calculada pela estatística FST. CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA As Distâncias Genéticas Actualmente, existe uma apreciável variedade de medidas de distância genética que podem ser aplicadas no estudo e caracterização de populações, raças e espécies. Estas distâncias genéticas possuem diferentes propriedades de acordo com o tipo de marcadores moleculares utilizados, e são de grande importância para a conservação dos recursos genéticos. CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA As Distâncias Genéticas Distância genética Tipo de marcador molecular Referência DA, DNEI Aloenzimas Nei, 1987 DCS Aloenzimas Cavalli-Sforza et al., 1994 FST e equivalentes Aloenzimas, microssatélites, sequências de DNA Wright, 1969; Excoffier et al., 1992 δμ2 Microssatélites Goldstein et al., 1995 RST Microssatélites Slatkin, 1995 DSW Microssatélites Shriver et al., 1995 CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA Filogenia e Filogeografia A utilização de sequências de DNA de um conjunto de indivíduos permite a construção de uma árvore filogenética que relaciona os padrões de ancestralidade e descendência contidos naquele tipo de informação. De um ponto de vista estrito, a análise filogenética aplica-se no estudo das relações interespecíficas, permitindo reconstruir os processos de bifurcações sucessivas que acontecem com a diversificação das espécies. CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA Filogenia e Filogeografia Ramo Nó Figura 5.1. Representação de uma árvore filogenética, com indicação dos ramos e dos nós CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA Filogenia e Filogeografia No estudo das relações intra-específicas, a interpretação dos resultados obtidos com métodos filogenéticos deve ser muito mais cuidadosa porque os processos evolutivos são muito mais complexos e envolvem a separação e subsequente miscigenação de populações, que podem ocorrer repetidamente. Recentemente, a emergência dos estudos filogeográficos, ou seja, a análise da associação entre conjuntos de sequências de DNA e uma determinada região geográfica, tem permitido um avanço significativo no nosso conhecimento sobre a história da domesticação. CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA Selecção e Adaptação A essência dos processos de domesticação, isto é, a modificação da morfologia, fisiologia e comportamento das formas selvagens ancestrais e a sua transformação em raças actuais, continua, em grande parte, por conhecer. Contudo, evidência recente sugere que aquelas modificações poderão ter resultado da acção de selecção sobre um número muito reduzido de genes de grande efeito. CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA Selecção e Adaptação A variação da cor da pelagem dos mamíferos é um exemplo que ilustra bem como uma pequena modificação genética (em geral, apenas dois ou três loci) conduz a um resultado final que exibe grandes modificações fenotípicas. Tratou-se de um processo de selecção artificial direccional e diversificadora, que deixa uma marca inequívoca no genoma das espécies. Mais complexo, mas também mais interessante e potencialmente mais útil, terá sido o processo de adaptação de espécies domesticadas a regiões geográficas com amplas diferenças ambientais e ecológicas. CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA Selecção e Adaptação CAPÍTULO 5 ● A INTERPRETAÇÃO DOS PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA Bibliografia :: Avise J. (2004). Molecular Markers, Natural History and Evolution. 2nd. Edition, Sinauer Associates. :: Hartl D. L. & Clark A. G. (1997). Principles of Population Genetics. 3rd Edition, Sinauer Associates. CAPÍTULO 6 ● IDENTIFICAÇÃO E PARENTESCO Índice do Capítulo :: Objectivos; :: Identificação individual e rastreabilidade; :: Análise da filiação biológica; :: Identificação da população ou raça de origem; :: Bibliografia. CAPÍTULO 6 ● IDENTIFICAÇÃO E PARENTESCO Objectivos No final do Capítulo os formandos deverão ser capazes de: :: Familiarizar-se com as principais metodologias estatísticas utilizadas na identificação individual e análise da paternidade / maternidade; :: Compreender os processos utilizados na identificação da população ou raça de origem de um indivíduo. CAPÍTULO 6 ● IDENTIFICAÇÃO E PARENTESCO Identificação Individual e Rastreabilidade Actualmente, o elevado grau de variabilidade que caracteriza os microssatélites torna-os marcadores moleculares de eleição em processos de identificação animal. Com uma bateria relativamente pequena de microssatélites é possível obter perfis genéticos cuja possibilidade de repetição, numa população, é virtualmente nula. CAPÍTULO 6 ● IDENTIFICAÇÃO E PARENTESCO Identificação Individual e Rastreabilidade Figura 6.1. Rastreabilidade da carne bovina desde o criador até à venda ao consumidor. Neste caso, a utilização de cinco microssatélites permitiu confirmar que as amostras de material biológico retiradas em diferentes momentos daquele percurso tinham origem no mesmo indivíduo. ETH3 INRA23 INRA37 tgla44 HEL9 117 / 119 209 / 213 126 / 126 166 / 172 147 / 163 117 / 119 209 / 213 126 / 126 166 / 172 147 / 163 117 / 119 209 / 213 126 / 126 166 / 172 147 / 163 CAPÍTULO 6 ● IDENTIFICAÇÃO E PARENTESCO Análise da Filiação Biológica Neste caso utilizam-se, também, os microssatélites para estabelecer a paternidade / maternidade de um animal numa determinada população. Num caso de investigação de paternidade compara-se a probabilidade de observar o conjunto de resultados obtidos no filho dados os genótipos dos pais e assumindo a paternidade com a probabilidade de idêntica observação mas assumindo a não paternidade. Os resultados são depois apresentados sob a forma de um índice e de uma probabilidade de paternidade. CAPÍTULO 6 ● IDENTIFICAÇÃO E PARENTESCO Análise da Filiação Biológica Possível Pai 1 120 / 126 196 / 204 140 / 154 Possível Pai 2 120 / 132 202 / 210 142 / 144 Filho 120 / 132 202 / 204 144 / 148 Mãe 124 / 132 204 / 206 146 / 148 Figura 6.2. Exemplo de um processo de investigação da paternidade com dois possiveis pais e assumindo como verdadeira a ligação mãe-filho. Com apenas três microssatélites, verifica-se que o possível pai 1 mostra duas exclusões enquanto o possível pai 2 tem um perfil genético compatível com a paternidade. A utilização das frequências alélicas que caracterizam a raça em questão permite depois calcular o valor da probabilidade de paternidade (W). CAPÍTULO 6 ● IDENTIFICAÇÃO E PARENTESCO Identificação da População ou Raça de Origem Trata-se de um cálculo mais complicado porque a maior parte da diversidade genética ocorre no seio das populações, ou das raças, tornando-se por isso difícil explorar as pequenas diferenças existentes nas frequências alélicas. No futuro, a acumulação do conhecimento sobre mais marcadores moleculares deverá permitir seleccionar os mais informativos e responder com precisão às questões relacionadas com a filiação populacional de um indivíduo. CAPÍTULO 6 ● IDENTIFICAÇÃO E PARENTESCO Identificação da População ou Raça de Origem CAPÍTULO 6 ● IDENTIFICAÇÃO E PARENTESCO Bibliografia :: Avise J. (2004). Molecular Markers, Natural History and Evolution. 2nd. Edition, Sinauer Associates. CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS Índice do Capítulo Credit © European Community, 2005 :: Objectivos; :: Introdução; :: Inseminação artificial; :: Selecção assistida por marcadores; :: Organismos transgénicos; :: A clonagem; :: Endereços na Internet. CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS Objectivos No final do Capítulo os formandos deverão ser capazes de: :: Perceber as principais consequências do desenvolvimento da biotecnologia na agricultura; :: Reconhecer a importância e inovação dos programas de selecção assistida por marcadores; :: Discutir as implicações relacionadas com a utilização de inseminação artificial, produção de transgénicos e clonagem nas práticas agrícolas contemporâneas. CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS Introdução Pós - II Grande Guerra Mundial (1950) Desenvolvimento tecnológico chega à agricultura. Desenvolvimento das ciências biológicas (1960) :: Microbiologia; :: Bioquímica; :: Genética. Surgem: :: Antibióticos; :: Hormonas sintéticas; :: Suplementos nutritivos; :: Selecção genética direccionada. Credit © European Community, 2005 CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS Introdução A biotecnologia e a emergência de técnicas como: :: a inseminação artificial, :: a cultura de tecidos, :: os Organismos Geneticamente Modificados: Plantas e Animais, :: a clonagem transformaram definitivamente a forma tradicional de fazer agricultura. CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS Inseminação Artificial É o acto não natural de colocar sémen no tracto reprodutivo da fêmea com o intuito de a fecundar. Vantagens :: Tornou-se uma preciosa ajuda à conservação dos recursos genéticos animais; :: Permite preservar um número maior de machos sem ser necessária a sua presença nas explorações; :: Combate à endogamia em raças com poucos indivíduos; :: Maior escolha dos machos a usar; :: Eliminação de contágio de doenças sexualmente transmissíveis. Desvantagens :: Facilita a miscigenação entre animais de raças exóticas e autóctones; :: Acelera a endogamia no caso de o sémen do mesmo macho ser excessivamente usado. CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS A Selecção Assistida por Marcadores A informação genética é a base da vida de todos os seres vivos. Esta informação encontra-se compilada em pequenas unidades, denominadas genes, que por sua vez estão organizadas no genoma. Determinam, por exemplo, a capacidade de produção de leite, a duração do ciclo de vida de uma planta ou a resistência a doenças. Contudo, desconhece-se ainda em grande parte se estas características são determinadas por um ou mais genes, se todos estão localizados na mesma zona do genoma, e qual a influência do meio ambiente. Fénotipo – Características externas de um organismo que resultam da interacção entre o meio ambiente e a expressão do genoma. CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS A Selecção Assistida por Marcadores Célula Cromossoma DNA CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS Organismos Trangénicos :: A produção agrícola precisa de aumentar de forma a acompanhar o crescimento das necessidades alimentares humanas. :: A criação de organismos trangénicos permite acelerar o melhoramento de determinadas características genéticas dos animais ou plantas. :: Designa-se por organismo trangénico, todo o animal, planta o microorganismo ao qual foi inserido, artificialmente, no seu genoma um ou mais genes. Por exemplo, a produção, no leite de cabra, de insulina destinada a diabéticos ou a resistência do milho a um determinado vírus, herbicida ou insecto. CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS Organismos Trangénicos Desvantagens :: Poderão trazer alguns riscos ambientais, como perturbar o ciclo natural de algumas espécies; :: Poderão afectar a saúde humana, nomeadamente devido à produção de substâncias alergénicas; :: Poderão causar resistência a certos antibióticos por transferência genética horizontal; :: Reduzem a qualidade nutritiva das plantas em que se inserem. CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS Organismos Trangénicos Figura 7.1. Um dos métodos de produção de animais trangénicos por micro-injecção CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS A Clonagem Clonagem é o processo de criar um organismo geneticamente idêntico a um outro, pré-existente, sem recorrer à reprodução sexual. Um clone é todo o individuo geneticamente igual ao organismo a partir do qual foi originado. Nas plantas: Técnica muito antiga. Por exemplo, a enxertia das árvores ou a replantação dos dentes de alho, não são mais do que a aplicação da clonagem para melhorar as características de uma planta. Nos animais: Esta técnica é bastante mais complexa e recente. Por exemplo, a ovelha Dolly clonada em 1997. CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS A Clonagem Como se processa: Transferência do núcleo de uma célula somática para dentro de uma célula germinal. Depois de alguns procedimentos químicos, o ovo contendo o núcleo acabado de transferir começa a dividir-se como se tratasse de um ovo logo após a fertilização. CAPÍTULO 7 ● AS TRANSFORMAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS Endereços na Internet :: FAO statistics database website: Portal onde se podem pesquisar todos os dados estatísticos sobre a agricultura, alimentação e produção animal de todo o mundo, http://faostat.fao.org. :: Portal Internet da FAO com informação sobre as politicas de saúde e produção animal de todo o mundo http://www.fao.org/waicent/faoinfo/agricult/aga/AGADA_en.asp. :: Pew Initiative on Food and Biotechnology http://pewagbiotech.org/. :: União Europeia – Segurança Alimentar e a Biotecnologia http://europa.eu.int/comm/food/food/biotechnology/gmfood/index_en.htm. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Índice do Capítulo :: Objectivos; :: Enquadramento; :: Os recursos animais; :: Os recursos vegetais; :: Endereços na Internet. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Objectivos No final do Capítulo os formandos deverão ser capazes de: :: Descrever as circunstâncias que determinaram o reconhecimento da importância dos recursos genéticos; :: Conhecer os diferentes tipos de conservação dos recursos genéticos animais e vegetais. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Enquadramento Origem dos recursos genéticos europeus :: A maior parte das espécies domésticas da Europa é originária de outros continentes (Ásia, África, América); :: A maioria chegou à Europa há mais de seis mil anos; :: Ao longo dos tempos foram-se adaptando às novas condições locais; :: Algumas espécies vegetais foram cruzadas com variedades selvagens locais; :: Selecção de características e caracteres produtivos diferenciados; :: Parte integrante da cultura e do folclore de cada região. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Enquadramento Origem dos recursos genéticos europeus CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Enquadramento Conferência Internacional do Rio de Janeiro :: Primeiro tratado sobre a conservação da biodiversidade do planeta; :: Portugal e a União Europeia foram dois dos signatários deste acordo; :: A União Europeia lançou um programa de apoio à conservação das raças e variedades locais: :: Recensear e catalogar as raças e variedades locais; :: Financiamento de projectos científicos que visam o estudo e caracterização genética, através da utilização de marcadores moleculares, das raças e variedades domésticas locais. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Enquadramento Programas de conservação: :: Catalogação das variedades e raças existentes num país; :: Realização de censos e estimativa do número de indivíduos que as constituem; :: Descrição fenotípica detalhada; :: Descrição dos principais usos de cada uma das variedades e raças; :: Caracterização dos sistemas agrícolas de origem e o impacto cultural e ambiental de cada raça; :: Proceder à identificação dos principais factores que contribuem para a erosão dos recursos genéticos. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Os Recursos Animais A Organização para a Agricultura e Alimentação das Nações Unidas (FAO) propôs a categorização do risco de extinção em seis escalões: :: Extinta - quando não resta nenhum reprodutor (feminino ou masculino), nem existem armazenados in-vitro células reprodutivas (óvulos e espermatozóides) ou embriões. :: Em estado crítico - quando existem menos de cinco machos ou o número total de indivíduos não excede os 100. :: Criticamente estável – quando, ainda em estado crítico, passa a ter um plano de conservação em execução. :: Em risco - todas as raças com menos de 1000 fêmeas reprodutoras, ou menos de 20 machos reprodutores, ou ainda se o total do efectivo for próximo de 1000 mas o número de fêmeas constituir mais de 80% desse efectivo. :: Em risco mas estável – quando, ainda em risco, passa a estar protegida por um plano de conservação. :: Não ameaçada - todas as raças cujo efectivo de fêmeas reprodutoras seja superior a 1000 e o de machos superior a 20. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Os Recursos Animais Técnicas de conservação in vivo : :: in-situ - Os animais não são retirados do seu meio e organizam-se registos de dados de produção para estabelecer programas de melhoramento genético e incentivos à criação de sistemas de produção sustentada através da atribuição de mais-valias aos criadores; :: ex-situ - A conservação é feita fora do habitat e do sistema de produção de origem da raça e pode incluir a criação de animais, ou recorrer à biotecnologia, especialmente no que se refere à criopreservação de gâmetas (sémen e óvulos) e/ou embriões. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Os Recursos Animais NOTA Das 35 espécies de animais domésticos, apenas cinco (cabra, galinha, porco, ovelha e vaca) produzem a maioria das necessidades proteicas dos humanos (ex: carne, leite, ovos). Destas, menos de 50 raças locais são responsáveis por 90% dessa produção. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Os Recursos Animais Bovinas Caprinas Equinas Alentejana Arouquesa Barrosã Brava Cachena Garvonesa Maronesa Algarvia Bravia Charne-queira Serpenti-na Serrana Lusitana Sorraia Garrana Burro de Miranda Marinhoa Mertolenga Minhota Mirandesa Preta Ramo Grande Tabela 8.1. Raças autóctones de animais domésticos de Portugal CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Os Recursos Animais Ovinas Suínas Badana Terra Quente Galega Bragançana Alentejana Bísaro Galega Mirandesa Mondegueira Algarvia Serra da Estrela Merino Beira baixa Saloia Merino Branca Merino Preta Campaniça Churra Bordaleira Tabela 8.1. Raças autóctones de animais domésticos de Portugal (continuação) CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Os Recursos Vegetais As plantas reproduzem-se de forma vegetativa, sexual ou ambas. O tamanho efectivo das suas populações é maior do que nos animais. A inventariação das espécies é mais difícil. A sua conservação é mais fácil de realizar: :: Cultura de tecidos vegetais; :: Criação de bancos de germoplasma. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Os Recursos Vegetais São recolhidas e estudadas todas as variedades: :: Cultivadas actualmente; :: Que venham a ser desenvolvidas; :: Que já deixaram de ser cultivadas (obsoletas); :: Autóctones; :: Selvagens muito próximas das domésticas; :: Mutantes. A conservação ex-situ é a técnica mais utilizada na conservação dos recursos vegetais. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Os Recursos Vegetais Estado dos recursos genéticos em Portugal: :: Foi criado o Banco de Germoplasma Português; :: Recolha de variedades tradicionais; :: Perpetuação através da Cultura de tecidos; :: Estudo e caracterização genética destas varieda- des; :: Caracterização fenotipica. CAPÍTULO 8 ● A CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Endereços na Internet :: Domestic Animal Diversity Information System (DAD-IS) Portal de Internet da FAO com informação sobre os recursos genéticos animais de todo o mundo http://dad.fao.org/en/Home.htm. :: Portal Internet da União Internacional para a Conservação da Natureza (IUCN). Podem pesquisar-se todas as informações sobre espécies animais e vegetais ameaçadas e sob protecção. Disponibiliza os critérios utilizados para a conservação e classificação das espécies animais e vegetais. http://www.iucn.org/. :: Portal Internet do Ministério da Agricultura e Pescas http://www.minagricultura.pt/.
