O artefato não é nem sexy nem delicado, como Mallory Warner lhe dirá. Warner, que trabalha na divisão de medicina e ciência do Museu Nacional de História Americana do Smithsonian, ajuda a organizar um grande arquivo de itens que, de alguma forma, mudaram o curso da ciência. Ela aponta para um analisador de DNA usado por cientistas do Projeto Genoma Humano (o esforço histórico que produziu o primeiro projeto completo do material genético de um ser humano) e um filme fotográfico de uma tentativa da década de 1970 de construir um gene sintético de insulina. Muitas das peças relacionadas à pesquisa genética, diz ela, são "coisas científicas gigantescas, do tamanho de uma geladeira".
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RICH: American Enterprise: uma história de negócios na América
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O seqüenciador de genes 454 GS FLX + DNA da Roche, que foi produzido de 2005 a 2015, é na verdade um pouco mais curto que um refrigerador: ele pesa mais de 500 libras, de acordo com as especificações oficiais do produto. A máquina da Roche também é única: foi o primeiro seqüenciador de genes da próxima geração a ser vendido comercialmente. Usou uma nova tecnologia conhecida como seqüenciamento-por-síntese para separar a seqüência de bases que compõem o código genético.
Até mesmo o mais ínfimo organismo - pequeno demais para ser visto a olho nu - contém centenas de genes que trabalham juntos para determinar tudo, desde a aparência até a maneira como reage à doença. Esses genes são compostos de padrões alternados de bases. Ao ler os padrões - um processo conhecido como sequenciamento de genes - os cientistas podem aprender muito sobre como um organismo opera.
Os sequenciadores da próxima geração reduziram drasticamente o custo e o tempo necessários para o sequenciamento de genes. Embora isso possa parecer uma credencial esotérica, considere que o Projeto Genoma Humano levou cerca de 13 anos e estimados US $ 3 bilhões para sequenciar todo o genoma humano, confiando em grande parte em um método conhecido como sequenciamento de Sanger. Uma máquina de última geração da Roche 454 poderia fazer essa tarefa em dez dias, de acordo com a empresa, possibilitando que pequenas equipes costurassem enormes quantidades de dados genéticos em tempo significativamente menor.
Os sequenciadores Roche 454 foram usados para desvendar os mistérios genéticos de morangos, bactérias e neandertais; eles produziram dados que ajudaram os cientistas a entender a resistência a doenças no mundo em desenvolvimento; e, em um caso memorável, diagnosticou um jovem americano cuja condição deixou os médicos perplexos por anos.
Os sequenciadores Roche 454 foram usados para desvendar os mistérios genéticos de morangos, bactérias e neandertais; eles produziram dados que ajudaram os cientistas a entender a resistência a doenças no mundo em desenvolvimento; e, em um caso memorável, diagnosticou um jovem americano cuja condição deixou os médicos perplexos por anos.
Mas uma das coisas mais interessantes que a Roche 454 fez é possivelmente ajudar a garantir o futuro do chocolate.
Cerca de 25 anos atrás, muitas pessoas ficaram profundamente preocupadas com o fornecimento mundial de chocolate. O chocolate como o conhecemos - em sua forma doce e deliciosa - é feito de grãos de cacau, que são o produto do cacaueiro Theobroma .
O T. cacao é nativo da América Central e do Sul, e as pessoas têm colhido seus grãos há séculos. Os europeus encontraram pela primeira vez o cacaueiro nas primeiras viagens ao que chamavam de Novo Mundo. O produto natural dos grãos de cacau é amargo, então os europeus começaram a misturar chocolate com açúcar e começou uma mania que ainda não acabou. O chocolate é hoje um negócio multibilionário, com uma demanda crescente de países como China, Índia, Rússia e Brasil.
Colhendo cacau em Gana, as vagens são cortadas e as sementes e a polpa são retiradas. (Centro de Arquivos Smithsonian, Museu Nacional da História Americana) Mas a demanda emergente se depara com problemas antigos. Para expandir a produção, os cacaueiros foram transplantados para a África Ocidental, onde puderam crescer confortavelmente no clima tropical. No entanto, os cacaueiros levam vários anos para amadurecer e não são muito produtivos: uma única árvore produz vagens aproximadamente suficientes para produzir um quilo de chocolate por ano.
Ainda assim, o problema mais urgente parece ser que essas árvores são altamente suscetíveis a doenças. No final dos anos 80, uma praga devastadora com um nome fantasioso - o fungo da vassoura-de-bruxa - começou a florescer nos cacaueiros da região brasileira da Bahia. A vassoura de bruxa recebe o nome dos pequenos grupos de galhos em forma de vassoura que se formam nas árvores infectadas. Em apenas uma década, a produção de chocolate da Bahia caiu mais da metade. Cientistas e fabricantes de doces ficaram apavorados com a vassoura de bruxa - ou vagem gelada, outro fungo devastador que infecta cacaueiros - chegará a fazendas nos países da África Ocidental de Gana, Costa do Marfim e Nigéria, onde vivem muitos dos maiores exportadores mundiais de cacau. .
“Nossa questão era que precisávamos ser capazes de criar árvores resistentes à vagem gelada e à vassoura de bruxa antes que essas doenças chegassem à África Ocidental”, diz David Kuhn, um biólogo molecular de pesquisa do USDA em Miami. "Porque se [isso] acontecer, sua barra de chocolate será de US $ 35".
Se uma barra de chocolate de US $ 35 não parecer uma catástrofe, considere que cerca de 6, 5 milhões de agricultores dependem do chocolate para sua subsistência e que uma mudança abrupta no mercado pode resultar em efeitos devastadores.
Cientistas em Miami estavam estudando a criação de árvores resistentes a doenças, mas foi lento. Kuhn explica que “a criação de árvores, por sua natureza, é um processo muito lento. Você tem que fazer uma cruz, polinizar as árvores à mão, pegar as vagens, pegar as sementes, plantá-las e depois esperar de três a cinco anos para que as árvores floresçam e então você poderá avaliá-las ”. Em outras palavras, são necessários de três a cinco anos para que os cientistas possam descobrir se uma determinada cultura de árvores foi criada com sucesso para produzir grãos resistentes a doenças.
Howard Shapiro, da empresa Mars, montou e dirigiu uma equipe mundial de cientistas para sequenciar o genoma do cacau. (Centro de Arquivos Smithsonian, Museu Nacional da História Americana) Em 2008, inspirada na ascensão da tecnologia de sequenciamento, a empresa de doces Mars Inc., sob a direção de Howard Shapiro, concordou em contribuir com US $ 10 milhões para financiar um projeto multinacional para sequenciar todo o genoma do T. cacao . Uma cópia completa pode acelerar o processo de reprodução, permitindo que cientistas e criadores identifiquem mais rapidamente quais genes específicos protegem contra doenças. Como a árvore é tropical, um consórcio multinacional evoluiu para trabalhar no projeto genoma do cacau. Uma equipe da Costa Rica provou uma árvore de cacau local. O laboratório de Kuhn, em Miami, ajudou a extrair o material genético da planta e depois o enviou para laboratórios onde o material genético era processado e seqüenciado.
O T. cacao foi a “primeira grande planta que já fizemos”, diz Keithanne Mockaitis, o antigo diretor de sequenciamento da Universidade de Indiana. Ela vinha trabalhando com o Roche 454 e outros sequenciadores da próxima geração há alguns anos, mas o tamanho e os detalhes do projeto T. cacao fizeram dele um dos projetos mais ambiciosos até agora.
Ela diz que Marte ajudou a introduzir cientistas, criadores e agricultores de todo o mundo. "Teríamos conferências e às vezes eles convidariam os criadores africanos de cacau, e isso foi maravilhoso porque eu pude conhecê-los e entender o que eles sabem", diz Mockaitis.
Os contatos com os agricultores foram inestimáveis, em parte porque os dados do projeto seriam de código aberto. Isso significa que as descobertas dos cientistas seriam disponibilizadas em um site, gratuitamente, para qualquer pessoa que quisesse acessá-las.
O primeiro site público foi lançado em 2010, com um conjunto completo de resultados. Por mais três anos, a equipe trabalhou na adição de dados e na geração de um genoma mais completo, e eles lançaram um documento em 2013. Embora os desafios permaneçam para o chocolate, Mockaitis diz que o genoma é um primeiro passo positivo.
Seis anos atrás, Peter Liebhold, presidente da divisão de trabalho e indústria do museu, encontrou o projeto do genoma do cacau enquanto pesquisava artefatos em potencial para uma grande exposição sobre a história das empresas americanas. Ele foi atraído para o projeto de código aberto porque representava uma abordagem nova e bem-sucedida para o processo de pesquisa e desenvolvimento.
“Ao pensar em P & D, queríamos dizer que isso era importante e realizado de maneiras muito diferentes”, diz Liebhold. Ele inventou a idéia de adquirir o sequenciador Roche 454 da Universidade de Indiana, que poderia ser creditado por ajudar a salvar o chocolate.
Embora a máquina estivesse desaparecendo de uso e tivesse sido substituída por uma nova tecnologia - estava programada para ser descontinuada pelo fabricante em 2015 -, pedir um seqüenciador genético completo era ousado. Durante o seu auge, os sequenciadores custam cerca de US $ 700.000 (agora que a linha de produtos está diminuindo, você pode comprar um no eBay por muito menos). “A alegria de trabalhar no Smithsonian é que você pode fazer solicitações irracionais de pessoas”, diz Liebhold.
Mockhaitis, uma nativa da Virgínia que cita suas viagens de adolescente ao Smithsonian como uma das razões pelas quais ela se tornou uma cientista, ficou emocionada ao ouvir sobre o pedido. A Roche concordou em pagar pela Universidade de Indiana para doar sua máquina, enviá-lo e servi-lo. Mockaitis mudou-se para um novo laboratório, mas ela suplementou a doação com tubos de amostra e placas de teste de seu laboratório.
Uma das placas doadas por Mockaitis - chamada de placa de teste de picotter - aparece na exposição, junto com uma foto de fazendeiros de cacau e uma réplica de uma cápsula de cacau. Em uma foto, o sequenciador brilha contra um fundo escuro, suas superfícies claras parecem zumbir com a função. Acima da foto há uma faca longa e cega que um fazendeiro de cacau pode usar em uma colheita. A lacuna entre os dois conjuntos de instrumentos é vasta, mas, como a exposição tenta demonstrar, a lacuna pode ser superada.
“Essa [história] é particularmente legal porque é uma história tão global”, diz Warner. “Temos cientistas em toda a América do Norte e o trabalho vai beneficiar agricultores em outras partes do mundo.”
Quanto ao seqüenciador em si, ele está atualmente vivendo em uma caixa no armazenamento do museu. Era grande demais para a exposição, diz Warner, mas ela mostrará a quem perguntar, inclusive - recentemente - a um executivo visitante da Roche. A tecnologia, Liebhold admite, “não é mais a vanguarda”. O sequenciador foi fundamental para o conto, mas já passou para a história.
A nova exposição permanente “American Enterprise”, inaugurada em 1º de julho no Museu Nacional de História Americana do Smithsonian em Washington, DC, traça o desenvolvimento dos Estados Unidos de uma pequena nação agrícola dependente para uma das maiores economias do mundo.
