Exploração das potencialidades da biosfera
O crescimento da população humana tem sido acompanhado por um aumento da exploração dos recursos da biosfera e pela introdução de desiquilíbrios.
Da Agricultura tradicional à Intensiva:
As plantas, os animais e os produtos que deles derivam constituem, na sua quase totalidade, os recursos alimentares do Homem que são obtidos essencialmente, pela agricultura, pecuária e pesca.
A partir da segunda metade do século XX, a necessidade crescente de alimentos e o desenvolvimento científico e tecnológico das sociedades traduziram-se num aumento da produção de bens alimentares, para o qual contribuiram os seguintes factores:
O desenvolvimento de novos equipamentos e produtos de uso agrícola foi acompanhado da alteração de um modelo de agricultura tradicional, de tipo familiar, para a agricultura intensiva, assente na monocultura, nos países industrializados.
Agricultura Tradicional: cultivo de pequenas áreas em regime de policultura, com utilização de técnicas que preservam a rentabilidade do solo, tais como:
- rotação de culturas;
- pousio;
- aplicação de adubos orgânicos;
- associação de espécies com diferentes necessidades em elementos minerais;
- rega manual, muitas vezes com recurso a desvio de água dos rios ou a poços;
- trabalho essencialmente manual ou com a ajuda de animais.
Consequências:
- produção de alimentos em pequena quantidade, que apenas satisfaz as necessidades familiares ou de uma pequena comunidade;
- mantém a fertilidade do solo;
- não causa poluição do solo ou da água;
- preserva os recursos hídricos.
Agricultura Intensiva: cultivo de grandes áreas, em regime de monocultura, com apenas uma espécie.
As tecnologias aplicadas incluem:
- utilização de adubos sintéticos;
- utilização de pesticidas;
- rega automática;
- trabalho executado por máquinas.
Consequências:
- produção de alimentos em grande quantidade, destinados a serem comercializados;
- a obtenção de novas áreas agrícolas é muitas vezes feita à custa da desflorestação;
- os elementos minerais do solo esgotam-se rapidamente, conduzindo à degradação do solo e à desertificação;
- a falta de biodiversidade torna mais comum o aparecimento de doenças e de pragas;
- o excesso de adubos e pesticidas polui o solo e a água;
- os volumes de água utilizados na irrigação contribuem para o esgotamento dos recursos hídricos;
- consumo de grandes quantidades de energia fóssil.
Outras estratégias para aumentar a produção de alimentos:
Reprodução Selectiva: é utilizada desde há vários séculos e baseia-se na selecção artificial para obter variedades de plantas ou animais com características vantajosas.
Em cada geração, são promovidos os cruzamentos entre indivíduos que apresentam as características desejadas, que, assim, aumentam a sua representatividade na geração seguinte.
A reprodução selectiva permite:
- obter produtos de melhor qualidade, como frutos, sementes, carne, leite, ovos ou peles;
- melhorar as capacidades de reprodução, o que permite obter uma descendência mais numerosa;
- obter variedades de plantas e animais mais resistentes a doenças e parasitas.
Nos animais, a reprodução selectiva foi facilitada com o desenvolvimento das técnicas de inseminação artificial. O sémen de um macho com características vantajosas pode ser usado para inseminar uma grande quantidade de fêmeas.
Desvantagens associadas à reprodução selectiva:
- é um processo lento;
- apenas permite combinar características de indivíduos da mesma espécie ou de espécies - relacionadas;
- as variedades resultantes perdem eficácia num período de tempo curto devido a pragas e doenças.
Propagação Vegetativa: permite a obtenção de clones de plantas com características desejáveis, por reprodução assexuada. As plantas possuem uma grande capacidade de regeneração devido à totipotência de algumas das suas células. A propagação por estaca, a mergulhia e a enxertia são algumas das técnicas de propagação vegetativa.
Cultura de Tecidos e Micropropagação Vegetal:
A micropropagação é uma extensão dos métodos tradicionais de propagação vegetativa.
A clonagem de plantas com características desejáveis é obtida pela cultura in vitro de tecidos vegetais, sob determinadas condições de assepsia, num meio com nutrientes e hormonas e com controlo de factores abióticos, como a luz, temperatura, oxigénio e CO2.
Processo:
1. Escolha do explante – a escolha do explante condiciona o grau de sucesso na micropropagação, pelo que a sua fonte deverá ser cuidadosamente escolhida. Os explantes devem ser provenientes de plantas jovens adultas, de preferência de zonas de crescimento activo, nomeadamente dos meristemas.
2. Desinfecção do explante: a desinfacção é feita em etapas, com recurso a álcool etílico comercial em concentração de 50 a 70%, hipoclorito de sódio (lixívia) ou cálcio, seguido de lavagens com água destilada.
3. Incubação em meio de crescimento: o explante é incubado em meio de crescimento, contendo uma mistura de sais minerais, fonte de energia (sacarose), vitaminas e fito-hormonas (tais como auxinas e citocininas). As células crescem e multiplicam-se indefinidamente, desde que o meio seja periodicamente renovado. O conjunto de células indiferenciadas denomina-se tecido caloso.
4. Transferência do tecido caloso para meio contendo determinadas concentrações hormonais – organogénese.
5. As plântulas regeneradas in vitro são aclimatizadas e transferidas para o solo.
Explante: fragmento de tecido vegetal obtido a partir de uma planta e que será propagado para a obtenção de outra.
Tecido Caloso: tecido muito heterogéneo formado por uma massa de células, predominantemente parenquimatosas, em proliferação. O tecido caloso pode ser dividido e subcultivado por sucessivas gerações.
As células do tecido caloso podem ser induzidas a regenerar plantas completas através de:
Embriogénese somática – consiste na produção de estruturas semelhantes a embriões a partir de células somáticas. Os embriões somáticos são estruturas bipolares independentes que sofrem um desenvolvimento em plântulas semelhante ao dos embriões zigóticos.
Organogénese – consiste na formação de estruturas caulinares ou radiculares a partir do tecido caloso. Também pode verificar-se organogénese directamente a partir do explante.
As plantas que se originam a partir desta técnica são geneticamente idênticas às plantas que lhes deram origem.
A micropropagação permite:
- a protecção das culturas contra as doenças/produção de plantas livres de vírus por cultura de meristemas;
- a obtenção de taxas de multiplicação e crescimento superiores ao normal;
- o controlo de factores ambientais adversos;
- a realizaçao de pesquisas de melhoramento genético;
- a obtenção de grandes quantidades de compostos a custos reduzidos – é a partir do seu metabolismo que as plantas produzem substâncias químicas com propriedades farmacológicas. Cerca de 25% dos medicamentos prescritos possuem produtos extraídos de de plantas, sendo os procedimentos para a sua extracção extremamente dispendiosos. As técnicas de cultura poderão representar uma forma de facilitar a obtenção/extracção desses produtos, com maior grau de pureza;
- a redução do espaço para o seu crescimento;
- a propagação de espécies de difícil reprodução;
- a obtenção de plantas homozigóticas para todos os genes por cultura de anteras, seguida de indução da duplicação cromossómica.
Controlo hormonal do crescimento e desenvolvimento das plantas:
As hormonas vegetais desempenham diferentes funções dependendo do local onde actuam, do estádio de desenvolvimento do órgão e da sua concentração. São precisamente estes factores que são controlados na cultura de células e tecidos vegetais in vitro.
Funções das hormonas vegetais:
Auxinas: promovem o desenvolvimento de raízes e caules, através do alongamento de células recém-formadas nos meristemas.
Giberelinas: estimulam o crescimento de caules e folhas. Juntamente com as auxinas, estimulam o desenvolvimento de frutos.
Citocininas: estimulam a divisão celular.
Ácido abscísico: inibe o crescimento das plantas.
Etileno: induz o amadurecimento dos frutos.
Contudo, quando combinadas entre si, as hormonas podem ter influências diversas das apresentadas.
Nas últimas décadas, o número elevado e crescente de animais em explorações levou a pecuária a uma intensificação preocupante, conduzindo a uma exagerada produção de efluentes, cujo armazenamento, tratamento e destino levantam problemas ambientais e sócio-económicos.
A criação de animais destinados à alimentação humana em espaços restritos e densamente ocupados, como aviários e suiniculturas, permite produzir grandes quantidades de carne em pouco tempo, mas recorre, geralmente, à utilização de substâncias com efeitos adversos sobre a saúde humana, tais como:
Antibióticos: previnem doenças e inibem o crescimento de bactérias da flora intestinal, o que permite canalizar os nutrientes exclusivamente para o crescimento do animal. Aumentam os riscos de reacções alérgicas e de desenvolvimento de resistências em seres humanos.
Hormonas: permitem aumentar a produção de massa muscular, conferindo ao animl maior peso. No entanto, os compostos fornecidos aos animais podem não ser destruídos durante a preparação de alimentos e, eventualmente, originar dioxinas, que são potencialmente tóxicas e cancerígenas. Estas substâncias podem entrar na cadeia alimentar humana e causar efeitos nefastos nos sistemas imunológico e neurológico, principalmente nas crianças.
Farinhas de origem animal: permitem aumentar a quantidade de proteínas na alimentação do animal, mas podem introduzir desiquilíbrios, como o que levou ao aparecimento da variante humana da encefalopatia espongiforme bovina (BSE)
A clonagem de animais, como ovelhas ou coelhos, pode ser conseguida através de fecundação in vitro seguida da divisão e transferência de embriões. As primeiras células que resultam da divisão do zigoto são totipotentes e podem ser separadas e cultivadas em meio de cultura apropriado, dando origem, cada uma delas, a um embrião que é implantado no útero de uma fêmea. Esta técnica permite a selecção de gâmetas de animais com características vantajosas que, assim, vão originar numerosos descendentes num curto espaço de tempo.
A generalização da clonagem animal será acompanhada de uma perda de variabilidade genética, que se traduz numa menor capacidade de adaptação da espécie às alterações do ambiente.
Organismos Geneticamente Modificados (OGM):
A tecnologia do DNA recombinante torna possível a manipulação do genoma de plantas e animais utilizados na alimentação humana, com determinados objectivos:
A cultura de tecidos e a micropropagação vegetal são as técnicas de maior sucesso na produção de géneros alimentares, em mercados da Ásia, América Latina e África, pois são pouco dispendiosas e adequadas às potencialidades económicas dos países em questão.
Exemplos de projectos biotecnológicos em curso nos países do Terceiro Mundo que visam aumentar a produtividade agrícola e, desta forma, combater a fome e subnutrição:
A Biotecnologia não constitui, por si só, uma solução para a fome no mundo. A prossecução desse objectivo só pode ser concretizada através de medidas políticas e sócio-económicas de âmbito local e global.
Da Agricultura tradicional à Intensiva:
As plantas, os animais e os produtos que deles derivam constituem, na sua quase totalidade, os recursos alimentares do Homem que são obtidos essencialmente, pela agricultura, pecuária e pesca.
A partir da segunda metade do século XX, a necessidade crescente de alimentos e o desenvolvimento científico e tecnológico das sociedades traduziram-se num aumento da produção de bens alimentares, para o qual contribuiram os seguintes factores:
- desenvolvimento de equipamento agrícola;
- utilização de fertilizantes químicos e pesticidas na agricultura;
- desenvolvimento de técnicas mais eficientes de irrigação;
- intensificação e modernização da pecuária e da aquacultura;
- melhoria das embarcações e das técnicas de pesca;
- aplicação da biotecnologia no melhoramento de espécies de organismos utilizadas na alimentação humana e no aumento da sua produtividade.
O desenvolvimento de novos equipamentos e produtos de uso agrícola foi acompanhado da alteração de um modelo de agricultura tradicional, de tipo familiar, para a agricultura intensiva, assente na monocultura, nos países industrializados.
Agricultura Tradicional: cultivo de pequenas áreas em regime de policultura, com utilização de técnicas que preservam a rentabilidade do solo, tais como:- rotação de culturas;
- pousio;
- aplicação de adubos orgânicos;
- associação de espécies com diferentes necessidades em elementos minerais;
- rega manual, muitas vezes com recurso a desvio de água dos rios ou a poços;
- trabalho essencialmente manual ou com a ajuda de animais.
Consequências:
- produção de alimentos em pequena quantidade, que apenas satisfaz as necessidades familiares ou de uma pequena comunidade;
- mantém a fertilidade do solo;
- não causa poluição do solo ou da água;
- preserva os recursos hídricos.
Agricultura Intensiva: cultivo de grandes áreas, em regime de monocultura, com apenas uma espécie.As tecnologias aplicadas incluem:
- utilização de adubos sintéticos;
- utilização de pesticidas;
- rega automática;
- trabalho executado por máquinas.
Consequências:
- produção de alimentos em grande quantidade, destinados a serem comercializados;
- a obtenção de novas áreas agrícolas é muitas vezes feita à custa da desflorestação;
- os elementos minerais do solo esgotam-se rapidamente, conduzindo à degradação do solo e à desertificação;
- a falta de biodiversidade torna mais comum o aparecimento de doenças e de pragas;
- o excesso de adubos e pesticidas polui o solo e a água;
- os volumes de água utilizados na irrigação contribuem para o esgotamento dos recursos hídricos;
- consumo de grandes quantidades de energia fóssil.
Outras estratégias para aumentar a produção de alimentos:
Reprodução Selectiva: é utilizada desde há vários séculos e baseia-se na selecção artificial para obter variedades de plantas ou animais com características vantajosas.
Em cada geração, são promovidos os cruzamentos entre indivíduos que apresentam as características desejadas, que, assim, aumentam a sua representatividade na geração seguinte.
A reprodução selectiva permite:
- obter produtos de melhor qualidade, como frutos, sementes, carne, leite, ovos ou peles;
- melhorar as capacidades de reprodução, o que permite obter uma descendência mais numerosa;
- obter variedades de plantas e animais mais resistentes a doenças e parasitas.
Nos animais, a reprodução selectiva foi facilitada com o desenvolvimento das técnicas de inseminação artificial. O sémen de um macho com características vantajosas pode ser usado para inseminar uma grande quantidade de fêmeas.
Desvantagens associadas à reprodução selectiva:
- é um processo lento;
- apenas permite combinar características de indivíduos da mesma espécie ou de espécies - relacionadas;
- as variedades resultantes perdem eficácia num período de tempo curto devido a pragas e doenças.
Propagação Vegetativa: permite a obtenção de clones de plantas com características desejáveis, por reprodução assexuada. As plantas possuem uma grande capacidade de regeneração devido à totipotência de algumas das suas células. A propagação por estaca, a mergulhia e a enxertia são algumas das técnicas de propagação vegetativa.
Cultura de Tecidos e Micropropagação Vegetal:
A micropropagação é uma extensão dos métodos tradicionais de propagação vegetativa.
A clonagem de plantas com características desejáveis é obtida pela cultura in vitro de tecidos vegetais, sob determinadas condições de assepsia, num meio com nutrientes e hormonas e com controlo de factores abióticos, como a luz, temperatura, oxigénio e CO2.
Processo:
1. Escolha do explante – a escolha do explante condiciona o grau de sucesso na micropropagação, pelo que a sua fonte deverá ser cuidadosamente escolhida. Os explantes devem ser provenientes de plantas jovens adultas, de preferência de zonas de crescimento activo, nomeadamente dos meristemas.
2. Desinfecção do explante: a desinfacção é feita em etapas, com recurso a álcool etílico comercial em concentração de 50 a 70%, hipoclorito de sódio (lixívia) ou cálcio, seguido de lavagens com água destilada.
3. Incubação em meio de crescimento: o explante é incubado em meio de crescimento, contendo uma mistura de sais minerais, fonte de energia (sacarose), vitaminas e fito-hormonas (tais como auxinas e citocininas). As células crescem e multiplicam-se indefinidamente, desde que o meio seja periodicamente renovado. O conjunto de células indiferenciadas denomina-se tecido caloso.
4. Transferência do tecido caloso para meio contendo determinadas concentrações hormonais – organogénese.
5. As plântulas regeneradas in vitro são aclimatizadas e transferidas para o solo.
Explante: fragmento de tecido vegetal obtido a partir de uma planta e que será propagado para a obtenção de outra.
Tecido Caloso: tecido muito heterogéneo formado por uma massa de células, predominantemente parenquimatosas, em proliferação. O tecido caloso pode ser dividido e subcultivado por sucessivas gerações.
As células do tecido caloso podem ser induzidas a regenerar plantas completas através de:
Embriogénese somática – consiste na produção de estruturas semelhantes a embriões a partir de células somáticas. Os embriões somáticos são estruturas bipolares independentes que sofrem um desenvolvimento em plântulas semelhante ao dos embriões zigóticos.
Organogénese – consiste na formação de estruturas caulinares ou radiculares a partir do tecido caloso. Também pode verificar-se organogénese directamente a partir do explante.
As plantas que se originam a partir desta técnica são geneticamente idênticas às plantas que lhes deram origem.
A micropropagação permite:
- a protecção das culturas contra as doenças/produção de plantas livres de vírus por cultura de meristemas;
- a obtenção de taxas de multiplicação e crescimento superiores ao normal;
- o controlo de factores ambientais adversos;
- a realizaçao de pesquisas de melhoramento genético;
- a obtenção de grandes quantidades de compostos a custos reduzidos – é a partir do seu metabolismo que as plantas produzem substâncias químicas com propriedades farmacológicas. Cerca de 25% dos medicamentos prescritos possuem produtos extraídos de de plantas, sendo os procedimentos para a sua extracção extremamente dispendiosos. As técnicas de cultura poderão representar uma forma de facilitar a obtenção/extracção desses produtos, com maior grau de pureza;
- a redução do espaço para o seu crescimento;
- a propagação de espécies de difícil reprodução;
- a obtenção de plantas homozigóticas para todos os genes por cultura de anteras, seguida de indução da duplicação cromossómica.
Controlo hormonal do crescimento e desenvolvimento das plantas:
As hormonas vegetais desempenham diferentes funções dependendo do local onde actuam, do estádio de desenvolvimento do órgão e da sua concentração. São precisamente estes factores que são controlados na cultura de células e tecidos vegetais in vitro.
Funções das hormonas vegetais:
Auxinas: promovem o desenvolvimento de raízes e caules, através do alongamento de células recém-formadas nos meristemas.
Giberelinas: estimulam o crescimento de caules e folhas. Juntamente com as auxinas, estimulam o desenvolvimento de frutos.
Citocininas: estimulam a divisão celular.
Ácido abscísico: inibe o crescimento das plantas.
Etileno: induz o amadurecimento dos frutos.
Contudo, quando combinadas entre si, as hormonas podem ter influências diversas das apresentadas.
Criação e Clonagem de Animais
Nas últimas décadas, o número elevado e crescente de animais em explorações levou a pecuária a uma intensificação preocupante, conduzindo a uma exagerada produção de efluentes, cujo armazenamento, tratamento e destino levantam problemas ambientais e sócio-económicos.
A criação de animais destinados à alimentação humana em espaços restritos e densamente ocupados, como aviários e suiniculturas, permite produzir grandes quantidades de carne em pouco tempo, mas recorre, geralmente, à utilização de substâncias com efeitos adversos sobre a saúde humana, tais como:
Antibióticos: previnem doenças e inibem o crescimento de bactérias da flora intestinal, o que permite canalizar os nutrientes exclusivamente para o crescimento do animal. Aumentam os riscos de reacções alérgicas e de desenvolvimento de resistências em seres humanos.
Hormonas: permitem aumentar a produção de massa muscular, conferindo ao animl maior peso. No entanto, os compostos fornecidos aos animais podem não ser destruídos durante a preparação de alimentos e, eventualmente, originar dioxinas, que são potencialmente tóxicas e cancerígenas. Estas substâncias podem entrar na cadeia alimentar humana e causar efeitos nefastos nos sistemas imunológico e neurológico, principalmente nas crianças.
Farinhas de origem animal: permitem aumentar a quantidade de proteínas na alimentação do animal, mas podem introduzir desiquilíbrios, como o que levou ao aparecimento da variante humana da encefalopatia espongiforme bovina (BSE)
A clonagem de animais, como ovelhas ou coelhos, pode ser conseguida através de fecundação in vitro seguida da divisão e transferência de embriões. As primeiras células que resultam da divisão do zigoto são totipotentes e podem ser separadas e cultivadas em meio de cultura apropriado, dando origem, cada uma delas, a um embrião que é implantado no útero de uma fêmea. Esta técnica permite a selecção de gâmetas de animais com características vantajosas que, assim, vão originar numerosos descendentes num curto espaço de tempo.
A generalização da clonagem animal será acompanhada de uma perda de variabilidade genética, que se traduz numa menor capacidade de adaptação da espécie às alterações do ambiente.
Organismos Geneticamente Modificados (OGM):
A tecnologia do DNA recombinante torna possível a manipulação do genoma de plantas e animais utilizados na alimentação humana, com determinados objectivos:
- melhoramento das propriedades nutritivas;
- aumento da produção de carne, leite, sementes, frutos e outros géneros;
- tolerância a condições ambientais adversas;
- resistência a herbicidas;
- alteração da maturação de frutos.
A cultura de tecidos e a micropropagação vegetal são as técnicas de maior sucesso na produção de géneros alimentares, em mercados da Ásia, América Latina e África, pois são pouco dispendiosas e adequadas às potencialidades económicas dos países em questão.
Exemplos de projectos biotecnológicos em curso nos países do Terceiro Mundo que visam aumentar a produtividade agrícola e, desta forma, combater a fome e subnutrição:
- produção de arroz transgénico resistente ao vírus RYMV endémico do continente africano, capaz de dizimar arrozais na sua totalidade;
- produção de arroz com consideráveis quantidades de ferro e vitamina A (o arroz constitui muitas vezes o único alimento disponível);
- criação de variedades de plantas resistentes a secas para impulsionar a produtividade das zonas semiáridas do continente;
- criação de variedades de trigo e milho resistentes ao alumínio, prontas para crescer em solos tropicais com elevados teores deste metal.
A Biotecnologia não constitui, por si só, uma solução para a fome no mundo. A prossecução desse objectivo só pode ser concretizada através de medidas políticas e sócio-económicas de âmbito local e global.
posted by Vânia @ 5:26 AM
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