“Hoje estamos aprendendo a linguagem que Deus usou para criar a vida. Sentimos, mais do que nunca, uma profunda reverência diante da complexidade, da beleza e da maravilha contidas no presente mais sagrado e divino que Deus nos concedeu.”
Em 26 de junho de 2000, foi anunciado o rascunho do mapa do genoma humano. O presidente Clinton declarou a conclusão do rascunho do Projeto Genoma Humano — o maior tema científico da última década do século XX — deixando as palavras acima registradas. Vamos desvendar os segredos dos genes humanos, que despertaram admiração e até reverência em muitas pessoas.
Gene, a chave do segredo
O termo “genoma” vem da junção de “gene” e “cromossomo”, e significa todo o conjunto de informações genéticas que um ser vivo possui. Ou seja, a conclusão do rascunho do genoma humano pela humanidade significa que passamos a poder enxergar claramente o plano completo do nosso corpo. Esperava-se que a informação do genoma humano tivesse um papel revolucionário no campo da biociência, permitindo o desenvolvimento mais fácil de novos medicamentos, a previsão de futuras doenças e a prevenção ou tratamento de enfermidades incuráveis por meio da terapia genética. Por isso, o Dr. Francis Collins, que liderou o Projeto Genoma Humano, chamou-o de “a linguagem da vida”.
Dentro das células humanas existem 23 pares de cromossomos. O cromossomo é formado pelo DNA, que contém os genes e está densamente enrolado como um novelo de fio. Ele varia de indivíduo para indivíduo, mas uma mesma pessoa possui exatamente o mesmo conjunto de cromossomos em qualquer célula do corpo. Se desenrolássemos todos os cromossomos em forma de X, encontraríamos um DNA que mede até 2 metros de comprimento, cuidadosamente dobrado dentro do núcleo celular, que tem apenas cerca de 4 micrômetros.
O DNA, essência do gene, é uma substância minúscula cuja estrutura só foi finalmente revelada na década de 1950. Ainda assim, sua forma é de uma precisão quase misteriosa. A estrutura de dupla hélice do DNA, semelhante a uma escada torcida, armazena a informação genética por meio da sequência das bases, que correspondem aos degraus da escada. As quatro bases — adenina, timina, citosina e guanina — são geralmente chamadas apenas pelas iniciais A, T, C e G. A se liga obrigatoriamente com T, e C com G, formando pares complementares. Por isso, mesmo que uma das fitas do DNA seja perdida, a informação permanece intacta na outra, tornando possível sua restauração.
O genoma humano, composto por cerca de 3 bilhões de bases alinhadas em sequência, levaria mais de 95 anos para ser lido ininterruptamente, mesmo que fosse lida uma base por segundo, dia e noite. Se toda a sequência de bases do DNA humano fosse impressa em folhas A4, com 2.000 caracteres por página, seriam necessárias aproximadamente 1,5 milhão de páginas, alcançando uma espessura de cerca de 225 metros.
O mais antigo repositório de informações
A forma como o DNA armazena informações genéticas é muito semelhante ao modo como o computador guarda informações digitais. O computador registra todos os dados em sistema binário, utilizando apenas os números 0 e 1. Isso porque a corrente elétrica é interpretada como “desligada” (0) ou “ligada” (1). O DNA, por sua vez, guarda todas as informações genéticas por meio de quatro bases, funcionando de forma parecida a um sistema quaternário, o que o torna altamente compatível com diversos tipos de mídias de armazenamento de dados.
Os dados digitais são gravados em mídias como CDs ou discos rígidos, mas inevitavelmente sofrem danos após algumas décadas, exigindo regravações periódicas. Além disso, com o enorme volume de dados gerados na era moderna, surgiu a necessidade de dispositivos de armazenamento ainda mais potentes. Havia previsões de que, em 2020, o volume total de dados digitais chegaria a 44 zettabytes — o equivalente a incríveis 44 trilhões de gigabytes.
Em contrapartida, o DNA é uma substância extremamente estável, capaz de preservar as informações genéticas armazenadas por dezenas de milhares de anos. Um único grama de DNA contém cerca de 10²¹ bases, um número astronômico que, convertido em memória, equivale a aproximadamente 1 bilhão de terabytes. Isso significa que uma quantidade gigantesca de informações pode ser guardada com segurança, por muito tempo, em um espaço minúsculo no nível molecular.
Para superar as limitações do armazenamento digital, pesquisas estão em andamento a fim de verificar se o DNA pode ser usado como meio de armazenamento de dados. O Instituto Europeu de Bioinformática (EBI) publicou na revista Nature um artigo relatando o sucesso em converter 739 kilobytes de dados — incluindo áudio, imagens e arquivos de texto — em sequências de bases e registrá-los em filamentos de DNA. Também foi possível recuperar e restaurar os dados gravados.
DNA, o código da vida
Todos os seres vivos da Terra mantêm a vida e a transmitem à sua descendência por meio de uma linguagem comum chamada DNA. Mas como é que os códigos de bases do DNA, que parecem impossíveis de compreender, conseguem formar nossos ossos e nossa carne? O DNA, que é o projeto das proteínas que compõem nosso corpo e sustentam as atividades vitais, faz cópias para fornecer informações genéticas às fábricas de produção. Como o DNA contém informações essenciais que não podem ser danificadas, ele não sai diretamente do núcleo; apenas as partes necessárias são copiadas e enviadas para fora.
Podemos entender facilmente como o DNA é copiado se pensarmos em um zíper quebrado, aberto no meio. Depois que as bases do DNA se separam, apenas as partes específicas necessárias para a produção de proteínas são copiadas por enzimas em uma fita de RNA (ácido ribonucleico), chamada mRNA (RNA mensageiro). Se o DNA for comparado a um livro original que não se pode pegar emprestado, o mRNA seria como uma cópia apenas da parte necessária desse livro. O mRNA, cópia do DNA, sai do núcleo e se une ao ribossomo, a fábrica de produção de proteínas.
O ribossomo, seguindo a informação genética do mRNA, combina os aminoácidos corretos e produz proteínas. A ordem das bases é justamente a informação genética: cada sequência de três bases atua como um código que designa um aminoácido específico. Por exemplo, a sequência de bases ATG do DNA indica o início da síntese proteica e, ao mesmo tempo, convoca o aminoácido chamado metionina.
Como três bases se juntam para especificar um único aminoácido, pode-se formar, ao todo, 64 códons. Esse número é maior do que o das 20 variedades de aminoácidos que servem de matéria-prima para as proteínas. Por isso, diferentes códons podem indicar o mesmo aminoácido. Por exemplo, as sequências de DNA GGG, GGC, GGA e GGT codificam o mesmo aminoácido chamado glicina. Assim, as diversas proteínas formadas determinam as funções e características das células.
Em 14 de abril de 2003, foi finalmente anunciado que o mapa do genoma humano havia sido concluído com 99,99% de precisão. No entanto, os cientistas, que se orgulhavam de ter descoberto todos os segredos dos fenômenos da vida, não conseguiram esconder a surpresa diante de resultados inesperados ao decifrar a sequência de DNA finalizada. Os genes, que se estimava serem mais de 100 mil, eram na verdade apenas cerca de 30 mil, e aproximadamente 98% do DNA não apresentava qualquer função aparente na produção de proteínas. Parecia que, em vez de encontrarem uma resposta, haviam recebido uma nova questão para resolver.
O Dr. Robert Waterston, que participou do projeto, declarou: “Enfim temos em mãos o projeto da vida que transforma uma única célula em um adulto e o acompanha até o túmulo. Mas esse projeto está escrito em uma linguagem difícil, e estamos apenas começando a compreendê-la”.
Pesquisas subsequentes preveem que esse DNA, antes chamado de DNA lixo, desempenhe certos papéis nos fenômenos vitais, embora o mecanismo exato ainda não tenha sido totalmente esclarecido. Também estão em andamento estudos para identificar a função de genes individuais e revelar a estrutura das proteínas formadas a partir do DNA, a fim de aplicá-las na prevenção e no tratamento de doenças reais. Assim, abriu-se a era do “Projeto Pós-Genoma”, voltado para decifrar a linguagem da vida contida no DNA.
Nos últimos 400 anos, a história da biologia tem avançado continuamente. Partindo da anatomia, passando pela fisiologia, embriologia e bioquímica, chegamos hoje ao ponto de observar o interior da célula e decifrar as informações contidas nos genes. Com a conclusão do Projeto Genoma Humano, a ciência da vida parecia ter dado um salto e até mesmo ter conquistado por completo os genes humanos. No entanto, a estrutura do DNA em dupla hélice e as leis da hereditariedade, que pareciam tão simples, tornaram-se cada vez mais difíceis de compreender à medida que se aprofundavam os estudos.
Muitas pessoas cometem o erro de considerar a natureza e o ser humano como algo trivial apenas por entendê-los em termos de conhecimento científico. Mas a ciência, por meio dos princípios do universo e da complexidade e perfeição da ordem nele contida, revela a existência do Criador.