Os bichos-da-seda são as larvas da mariposa da seda, uma das milhares de espécies de insetos que se envolvem em casulos enquanto se preparam para a metamorfose. É um dos insetos mais industriosos da natureza - e o único que já foi domesticado.
Os chineses aperfeiçoaram a arte de colher solteiros, fio de meia milha de comprimento que forma cada casulo, transformando a seda de minhoca em um tecido luxuoso de pelo menos 5, 000 anos atrás. O Dr. Randy Lewis, do departamento de engenharia biológica da Universidade Estadual de Utah, está procurando melhorar a prática ancestral - assim como muitos de seus concorrentes no campo emergente de biomateriais de alto desempenho.
A seda do bicho-da-seda faz lenços e roupas íntimas maravilhosas, mas os biólogos há muito tempo estão de olho na seda das aranhas. As teias de algumas espécies de aracnídeos têm a resistência à tração do aço, enquanto permanece completamente elástico. “A dificuldade é que as aranhas são territoriais e canibais, ”Diz Lewis. “Ao contrário dos bichos da seda, você não pode simplesmente colocá-los todos juntos e esperar que tenham um bom, feliz jogo de chá. ” Resumidamente, aranhas resistiram a todos os esforços de domesticação - para não mencionar, quem gostaria de cultivar aranhas? E caminhar pela selva para colher as melhores teias de aranha selvagem não é custo-efetivo.
Para um engenheiro genético que sonha acordado com a seda de aranha produzida de uma forma comercialmente viável, não demora muito para conectar os pontos ao dócil, bicho-da-seda comum. Em partes da Índia, China e grande parte do Sudeste Asiático, eles são tradicionalmente criados aos milhares em pequenas caixas de madeira nas cabanas dos camponeses. O agricultor também deve cultivar amoreiras, cujas folhas são a única coisa que um bicho-da-seda comerá. Embora os métodos para fiar fios de seda em tecidos tenham se tornado parte da indústria têxtil global, a prática de erguer os vermes e desenrolar cada casulo à mão tem sido surpreendentemente intocada pelos tentáculos da modernização.
Não é assim com os bichos-da-seda e seus genes, Contudo. A alimentação de corantes artificiais de bichos-da-seda produziu fios de seda "pré-tingidos" que excluem a necessidade do processo de tingimento de seda caro e tóxico (aparentemente sem causar danos aos vermes). Pesquisadores no Japão desenvolveram bichos-da-seda para tecer fios que brilham no escuro para uso em design de moda sofisticado na esperança de construir um nicho de mercado da seda que diminuirá o domínio global do comércio de seda na China.
A alimentação de corantes artificiais de bichos-da-seda produziu fios de seda "pré-tingidos" que excluem a necessidade do processo de tingimento de seda caro e tóxico.
Mas o Santo Graal do splicing do gene do bicho-da-seda é fazer com que a pequena larva bombeie a seda da aranha, uma substância que pode ser transformada em produtos que fazem o Kevlar parecer frágil. As partes interessadas têm salivado há anos com as aplicações potenciais, que vão muito além dos tecidos:a Marinha dos Estados Unidos quer seda de aranha por sua capacidade de aderir a qualquer material, mesmo debaixo d'água; o Departamento de Energia espera tornar os veículos mais leves e, portanto, mais eficientes em termos de combustível, integrando proteínas da seda na fabricação de painéis de portas; e a Força Aérea está prevendo peso leve, armadura corporal à prova de balas que é mais fácil de manobrar durante o combate. As aplicações médicas estão em todo o mapa:pele artificial para pacientes queimados, melhores band-aids, ligamentos sintéticos, micro-suturas para órgãos delicados como os olhos e hospedeiros de implantes cirúrgicos e mecanismos de liberação de medicamentos.
Após décadas de pesquisa, vários obstáculos importantes permanecem antes que as tecnologias de seda de aranha sejam comercializadas. “Os vermes que temos agora fazem cerca de cinco por cento de seda de aranha e noventa e cinco por cento de seda de bicho da seda em seus casulos, ”Diz Lewis. Eles precisam atingir um limite de 20 a 30 por cento de proteína de seda de aranha antes que ele se sinta confiante de que coletes de seda à prova de balas podem ser uma realidade comercialmente viável. Ele também avisa que “o gene não é tão estável quanto gostaríamos ... depois de várias gerações, a quantidade de proteína de aranha começa a cair”.
Se e quando ele tiver sucesso, Lewis terá que enfrentar o processo de aprovação do FDA antes de começar a expandir suas operações, que é rigoroso quando se trata de organismos geneticamente modificados. As mariposas da seda foram domesticadas por tanto tempo que não podem mais voar, que Lewis acredita que deve aliviar quaisquer preocupações que os órgãos públicos ou reguladores possam ter sobre o novo material genético saindo da fazenda e indo para a cadeia alimentar. “Eles têm essas asinhas pequenininhas e eu garanto a vocês, eles nunca vão decolar ... as chances de eles saírem para a selva são zero. ”
Se fossem permitidos para fins agrícolas, Os bichos-da-seda transgênicos seriam a primeira safra não vegetal a chegar do laboratório ao campo. Mas ele reconhece que a comercialização pode ser prejudicada pelo processo de aprovação. “Os regulamentos, francamente, são mais rígidos do que qualquer argumento para que sejam cientificamente, " ele diz.
Enquanto todo o conceito de engenharia genética permanece em debate, seja para plantas ou animais, Lewis pode pensar em uma série de razões ambientalmente corretas para criar geneticamente os bichos-da-seda. O tecido aprimorado tem potencial para substituir sintéticos como náilon e Kevlar, que são produtos de petróleo. Ele também lista várias aplicações industriais onde a proteína da seda pode ser manipulada em uma alternativa totalmente natural para adesivos, géis, revestimentos, esponjas e selantes que atualmente são fabricados com substâncias sabidamente prejudiciais ao meio ambiente - se não à saúde humana. A seda é essencialmente um “andaime” molecular biocompatível que é geneticamente maleável o suficiente para que qualquer número de propriedades físicas ou biológicas sejam costuradas.
Larvas do bicho-da-seda.
As técnicas tradicionais de cultivo do bicho-da-seda permanecem praticamente inalteradas pelos métodos modernos.
“Vemos isso como uma tecnologia bastante verde, ”Diz Lewis. Na mesma linha do uso de milho OGM para fazer bioplásticos, Lewis vê suas aplicações de seda como uma pequena peça do quebra-cabeça das mudanças climáticas, fazendo a sua parte para sequestrar o carbono da atmosfera ao “pegar o C02 e transformá-lo em algo que atualmente é baseado no petróleo. Os bichos-da-seda estão comendo plantas que absorvem [no] C02 e o transformam em [seda] ”.
Mas pode demorar um pouco até que os aldeões no Camboja estejam criando vermes emissores de seda, se alguma vez. Mesmo que a tecnologia seja comprovadamente bem-sucedida, os modelos de negócios que cercam os organismos geneticamente modificados podem impedir pequenos, fazendeiros de subsistência - que atualmente produzem quase toda a seda crua do mundo - de acessar os ovos de bicho-da-seda aprimorados. "Com toda a probabilidade, haveria um número muito restrito de produtores que seriam rigidamente controlados, ”Diz Lewis sobre a estrutura corporativa que ele prevê para proteger os direitos de propriedade intelectual do material genético. "Sejamos honestos, há partes do mundo onde eles não teriam nenhuma preocupação em pegar a tecnologia e revender e vender esses produtos. ”
Na estimativa de Lewis, levar a tecnologia para o exterior parece improvável, na melhor das hipóteses. Uma vez que não existe atualmente nenhuma forma de produção comercial de seda nos Estados Unidos, isso levanta a questão de quem estará cultivando os vermes se, e quando, A aprovação do FDA é concedida. Será que as operações de cultivo de seda de aranha altamente lucrativas começarão a surgir no mercado interno?
É muito cedo para saber, mas se vermes fiadores de seda de aranha não derem certo, Lewis ainda tem várias outras cartas para jogar. Descendo a estrada do laboratório da USU, onde fica o viveiro do bicho-da-seda, há uma instalação segura que abriga um pequeno rebanho de cabras que carregam genes de seda de aranha em seu leite. Não muito longe dali há um exuberante campo de alfafa, cujas pequenas folhas ovais também contêm um pouco de DNA de aracnídeo. Há outro laboratório no campus onde tonéis de E. coli estão fermentando, impregnado com os mesmos genes de aranha (de acordo com o Dr. Lewis, As aprovações da FDA para bactérias transgênicas são um passeio no parque em comparação com plantas e animais).
Aplicações baseadas em fibras, como coletes à prova de balas e pára-quedas militares, não são viáveis com os extratos de Lewis de proteínas de seda de aranha do leite de cabra, feno de alfafa e E. coli, mas muitos dos outros produtos médicos e industriais propostos são. No caso de um dos projetos de seda de aranha Lewis avançar para a comercialização, será uma mina de ouro para as empresas que adquirirem os direitos de licenciamento. Os benefícios para os agricultores, a cadeia alimentar ou os ecossistemas são menos claros.
