A união dos antigos primos

Usando novas técnicas que permitiram extrair DNA do pó de ossos de três fêmeas do homem de Neandertal encontradas numa caverna na Croácia, uma equipe internacional de pesquisadores sequenciou mais de 60% dos cerca de 3 bilhões de pares de base do genoma daquela espécie de hominídeo extinta 30 mil anos atrás e o confrontou com o material genético de cinco seres humanos atuais que vivem em diferentes parte do planeta. A comparação levou a conclusões que podem reescrever um capítulo importante da pré-história humana — que tipo de contato houve, afinal, entre o Homo sapiens e os neandertais, evolutivamente a espécie mais próxima do homem — e apontar regiões genéticas ou genes que parecem ter sido importantes para o desensolvimento de nossa espécie.

De acordo com o estudo, que mereceu a capa da revista científica Science que circula com a data de amanhã, seres humanos e neandertais mantiveram relacões sexuais, ainda que provavelmente bastante esparsas, entre 50 mil e 100 mil anos atrás no Oriente Médio e talvez na Europa. Para justificar essa afirmação, os cientistas revelaram que os humanos atuais de origem europeia e asiática carregam entre 1% e 4% de DNA nuclear vindo dos neandertais. Já as pessoas da África não apresentam material genético oriundo dos Neandertais.

O dado faz os cientistas acreditarem que os encontros íntimos entre humanos e neandertais, um tema bastante controverso, ocorreram depois que os primeiros humanos modernos deixaram a África, mas antes de essas levas iniciais de H. sapiens se espalharem por Europa e Ásia. "Num certo sentido, os neandertais não estão mais extintos", diz o paleogeneticista sueco Svante Pääbo, do Instituto Max Planck de Antropologia Evolutiva, de Leipzig, Alemanha, principal autor do estudo. “Eles continuam a viver em alguns de nós." Pääbo afirma ter usado três métodos distintos para confrontar o genoma dos neandertais e o dos humanos (além de ter usado também o genoma do chimpanzé como ferramenta de comparação) — e todas as análises apontaram para as mesmas conclusões. Com um fonte subsidiário de matéria genético, também foram usadas no trabalho científico sequências de DNA extraídas de ossos de neandertais achados em cavernas da Espanha, Rússia e Alemanha.

Um segundo aspecto interessante do estudo foi ter encontrado 220 regiões do genoma onde, nos humanos, ocorrem mutações frequentes, mas essas alterações não foram encontradas no DNA dos neandertais ou no dos macacos. Essas mutações seriam típicas de nossa espécie e talvez ajudem a explicar traços típicos do homem moderno. Entre as 20 regiões do genoma humano que mais apresentam esse tipo de mutação, destacam-se três genes ligados ao desenvolvimento mental e cognitivo e que estão implicados em doenças como autismo, esquizofrenia e síndrome de Down, um gene associado ao metabolismo energético e outros vinculados ao desenvolvimento do crânio, da clavícula e da caixa torácica. Também foram encontradas mutações em genes ligados a traços da pele. "O genoma dos neandertais é uma mina de ouro de informação sobre a evolução humana recente e será usado por anos", afirma Richard E. Green da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, outro autor do estudo na Science.

FAPESP

Extração do DNA do morango

Os morangos que consumimos são plantas da espécie Fragaria ananassa. Estas plantas são Rosáceas, ou seja, são da mesma família das rosas que enfeitam muitos jardins. Elas se reproduzem principalmente por meio do estolão, que é um ramo que cresce paralelo ao chão, gerando brotos de novas plantas. As variedades de morangos que consumimos hoje são resultado de cruzamentos de espécies diferentes que ocorriam, naturalmente na Europa (França e Rússia) e nas Américas (Chile e Estados Unidos).
Uma das razões de se trabalhar com morangos é que eles se prestam muito bem à extração de DNA, porque são muito macios e fáceis de homogeneizar. Morangos maduros também produzem pectinases e celulases, que são enzimas que degradam a pectina e a celulose (respectivamente), presentes nas paredes celulares das células vegetais. Além disso, os morangos possuem muito DNA: eles possuem 8 (oito) cópias de cada conjunto de cromossomos (são octoplóides!). Materiais (por grupo):

1. 1 saco plástico tipo "zip loc"
2. 1 morango (fresco ou congelado)
3. 10 ml de solução de extração de DNA (veja como fazer abaixo)
4. Aparato filtrante: 1 filtro de papel com funil ou 1 filtro de pano ou gaze
5. Álcool etílico gelado (pode ser álcool 70º g.l.)
6. 1 tubo de ensaio limpo
7. 1 bastão de vidro ou 1 palito de madeira (tipo pau-de-laranjeira, para manicure, encontrado em drogarias)

Preparo das soluções e outras notas sobre os materiais

• O saquinho tipo "zip loc" deve ser bem espesso. Quanto mais espesso mais resistente e geralmente os saquinhos utilizados para embalar comidas no freezer são apropriados.
• Os morangos podem ser frescos ou congelados. Se for usar morangos congelados, deixar descongelar completamente antes de realizar o experimento. Outras frutas macias como Kiwi ou banana podem ser usadas, mas não fornecem ao final tanto DNA.

Solução de extração de DNA (suficiente para 100 grupos)

• 100 ml de xampu (não contendo condicionador)
• 15 gramas de NaCl (sal de cozinha) = 2 colheres de chá
• 900 ml de água (H2O), de preferência mineral
• 50 ml de detergente podem substituir o xampu (de preferência sem corantes)

O álcool etílico (etanol) deve ser de, no mínimo, 90º g.l. e deve estar gelado.
Se for usar gaze, corte-a em quadrados e dobre em 2 camadas. Corte-a grande o suficiente para poder ficar presa no funil ou na boca do tubo.
Método (ou como fazer)

1. Coloque um morango, previamente lavado e sem as sépalas (as folhinhas verdes) em um saco zip loc.
2. Esmague o morango com o punho por, no mínimo, 2 minutos.
3. Adicione a solução de extração ao conteúdo do saco.
4. Misture tudo, apertando com as mãos, por 1 minuto.
5. Derrame o extrato no aparato filtrante e deixe filtrar diretamente dentro do tubo. Não encha totalmente o tubo (encha somente até 1/8 do seu volume total).
6. Derrame devagar o álcool gelado no tubo, até que o mesmo esteja cheio pela metade.
7. Mergulhe o bastão de vidro ou o pau-de-laranjeira dentro do tubo no local onde a camada de álcool faz contato com a camada de extrato.
8. Mantenha o tubo ao nível dos olhos para ver o que está acontecendo.

Resultados esperados:

Assim que os participantes derramarem o etanol gelado no extrato de morango eles começarão a notar fitas brancas muito finas de ADN, que se formarão na interface entre as duas camadas. Agitando-se o ADN que se formou na camada de etanol, este formará fibras como as de algodão, que grudarão no objeto que se está usando para misturar (bastão de vidro ou madeira).

O que acontece quando...

• Colocamos o detergente? O detergente presente no xampu ajuda a dissolver a bicamada lipídica que compõe a membrana plasmática e as membranas das organelas.
  
• Colocamos o sal? O sal ajuda a manter as proteínas dissolvidas no líquido extraído, impedindo que elas precipitem com o DNA.
  
• Colocamos o etanol? O ADN não é solúvel em etanol (álcool etílico).

Quando as moléculas são solúveis em um dado solvente, elas se dispersam neste solvente e não são, portanto, visíveis. Por outro lado, quando as moléculas são insolúveis em um dado solvente, elas se agrupam, tornando-se visíveis. Quanto mais gelado estiver o álcool, menos solúvel o ADN vai estar. Por isso é tão importante que o etanol seja mantido no freezer ou em um banho de gelo até a hora do experimento.
Bom experimento!

Bibliografia:
Retirado e adaptado de um método de Diane Sweeney a ser publicado em Biology:
Exploring Life, Pearson Education Arquivo pdf da extração de DNA de morango
Informações sobre as espécies de morango
Para saber mais você pode visitar também o site, em português, DNA VAI À ESCOLA.
Fonte de imagens: Museu da Vida/ Fiocruz

DNA de ervilha

Materiais necessários

• 
  
  Ervilhas secas (aproximadamente 100 ml)
  
  
  
• 
  
  Sal
  
  
  
• 
  
  Água
  
  
  
• 
  
  Amaciante de carne, suco de abacaxi ou solução limpadora de lentes de contato (fornecerão as enzimas).
  
  
  
• 
  
  Um liquidificador
  
  
  
• 
  
  Uma peneira
  
  
  
• 
  
  Recipientes apropriados (copos, béckeres, etc.)
  
  
  
• 
  
  Álcool 96º G.L. gelado
  
  
  
• 
  
  Um cronômetro (relógio).
  
  
  

Objetivos

Extrair o DNA (ácido desoxirribonucleico) de células de ervilha, através de um método simples e acessível, demonstrando assim a materialidade desta substância.

Procedimento

• 
  
  Coloque a quantidade de ervilhas que vai usar de molho em 100 ml de água por, no mínimo, 30 minutos.
  
  
  
• 
  
  Coloque as ervilhas, junto com sua água, no liquidificador. Coloque uma pitada grande de sal e mais 100 ml de água. Bata bem, por 15 segundos, na potência máxima.
  
  
  
• 
  
  Passe sua sopa de ervilhas pela peneira, recolhendo o filtrado.
  
  
  
• 
  
  Adicione em torno de 1/6 de detergente (em relação ao volume da "sopa"). Isto deve dar em torno de 2 colheres de sopa. Misture e deixe descansar por 5 a 10 minutos.
  
  
  
• 
  
  Após este período, coloque a sopa em recipientes, preenchendo-os até 1/3 de sua capacidade (divida em 3 ou 4 recipientes menores).
  
  
  
• 
  
  Coloque uma pitada de amaciante de carne e misture devagar. Cuidado ao misturar pois o ADN pode ser quebrado facilmente. O amaciante pode ser substituído por suco de abacaxi (filtrado) ou solução limpadora de lentes de contato. Use o suficiente. Deixe descansar por 5 minutos.
  
  
  
• 
  
  Pegue os tubos (ou copos, etc.) e incline-os, derramando álcool gelado pela parede do recipiente. Coloque aproximadamente o mesmo volume de álcool que a sopa de ervilhas. O ADN deve subir para a camada alcoólica e pode ser "pescado" por um palito de madeira ou outro tipo de gancho.
  
  
  

Extraído de http://gslc.genetics.utah.edu/units/activities/extraction/ e desenvolvido pelo programa Natural History of Genes, custeado pelo Howard Hughes Medical Institute, da universidade de Utah.(tradução: Miguel de Oliveira). Para detalhes sobre a função de cada ingrediente e para o conhecimento básico de biologia envolvido, visite a página do Genetic Science Learning Center.

Fiocruz

DNA na Cozinha

Extração de DNA de mucosa bucal
1. Bochechar aproximadamente 10-15ml de água com açúcar (3%, uma colher de chá de açúcar em meio copo de requeijão. Uma quantidade maior de células pode ser obtida fazendo um raspado da mucosa com uma espátula de madeira).
2. Acondicione em um tubo cônico com tampa o volume obtido do bochecho (apenas 5ml) e adicione uma pitada de sal de cozinha (para aprox. 1% final).
3. Adicionar algumas gotas (5-10) de detergente diluído à 25% (1:4) e homogeneizar vagarosamente.
4. Aquecer a 55^oC por 10 min. Resfriar 5 min no gelo.
5. Adicionar álcool gelado (absoluto se possível) pelas bordas do copo lentamente, com o auxílio de uma colher de sopa, até que se alcance pelo menos 1cm de espessura.


O DNA (massaroca esbranquiçada) deverá formar um aglomerado e subir.

Extração de DNA de cebola na cozinha

1. Pegue ½ cebola em cubos (como no espaguetti). Pode se utilizar um liquidificador ou mixer quando disponível.
2. Adicionar 50ml de solução de lise (1 colher de sopa de detergente +1 colher de café de sal de cozinha). Elevar o volume com água da pia.
3. Aquecer a 55^oC por 10 min. Resfriar 5 min no gelo.
4. Passar a solução em um filtro de café. Opcional: Ao filtrado, adicionar uma pitada de amaciante de carne.
5. Adicionar álcool gelado (absoluto se possível) pelas bordas do copo lentamente, com o auxílio de uma colher de sopa, até que se alcance pelo menos 1cm de espessura
Será que funciona com outra amostra: ervilha, morango, Yakult, fermento biológico... Por que você não tenta em casa?
Quais são as dicas do "Chef"?
Compare os dois métodos. Quais são as semelhanças e diferenças? Como esse processo funciona?

Como age o detergente?

O detergente dissolve lipídeos e proteínas rompendo a célula.

E a temperatura, o sal e o álcool?

A temperatura elevada (55oC) inativa as DNAses (enzimas que degradam o DNA) e auxilia a dissolução da membrana celular.
O sal (NaCl) possibilita a precipitação dos ácidos nucleicos em solução alcoólica, porque ele bloqueia a eletronegatividade do esqueleto fosfato-açúcar e favorece a aglomeração das moléculas de DNA.
Como DNA não é solúvel em álcool, quando este é adicionado à mistura, todos os componentes da mistura, exceto o DNA, permanecem em solução, enquanto o DNA precipita na camada alcóolica.

Atenção aos cientistas cozinheiros

Os materiais utilizados podem ser perigosos se ingeridos e devem ser manuseados com extrema cautela. O álcool é inflamável e deve ser mantido longe do fogo.
Desenvolvida para o evento Genes no Parque, em comemoração aos 50 anos da descoberta da estrutura do DNA, a atividade DNA na Cozinha foi coordenada por Milton O. Moraes e contou com a participação inestimável de Alejandra N. Martinez, Cláudia F. Alves, Diogo Coutinho, Guilherme Mattos, Patrícia R. Vanderborght, Rocio Saavedro-Acero, Sidra E. Vasconcellos e Viviane M. Câmara. Todos os integrantes desenvolvem atividades de pesquisa no Laboratório de Hanseníase do Instituto Oswaldo Cruz/Fiocruz. Os procedimentos foram desenvolvidos a partir de métodos do laboratório ou descritos por outros autores, segundo o livro Biologia Molecular na Prática Médica e Biológica, de Milton º Moraes
Fonte de imagem: Museu da Vida/ Fiocruz