Impacto da Biotecnologia na Biodiversidade

Impacto da Biotecnologia na Biodiversidade

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2 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento n.34 - janeiro/junho 2005

BIODIVERSIDADE Pesquisa

Saiba como a biotecnologia pode contribuir para a conservação da biodiversidade

Biodiversidade

Biodiversidade pode ser definida como o conjunto de todos os seres vivos em um ecossistema, em uma região ou em toda a Terra.

O valor intrínseco das espécies e dos ecossistemas vai além de seu valor como matéria-prima para o desenvolvimento dos produtos. A biodiversidade possui valor econômico, social, recreativo, cultural e estético. A biodiversidade hoje existente é o resultado da evolução durante 3,5 bilhões de anos, período em que as espécies surgiram, muitas delas hoje não encontradas na face da terra. Os dinossauros não são os únicos seres vivos que desapareceram da Terra.

Existem estimativas de que a maioria das espécies que já existiram desapareceram, evidenciando a natureza dinâmica da biodiversidade. Em longo prazo, os ecossistemas nunca foram estáticos. Eles sempre experimentam alterações com espécies novas surgindo e outras sendo extintas. Essas oscilações são muito lentas e graduais quando comparadas ao tempo de vida do homem. Certamente, hoje, com o crescimento populacional e sua interferência nos ecossistemas, as alterações e o desequilíbrio são muitos maiores que em quaisquer outras épocas da existência da Terra.

Além da biodiversidade silvestre, existe a biodiversidade explorada nos sistemas silvo-agropastoris. Na agricultura, cerca de 7.0 espécies vegetais são utilizadas pelos agricultores. Entretanto, 30 espécies

Aluízio Borém

Eng. Agrônomo, M.S., Ph.D. e Professor da Universidade Federal de Viçosa borem@ufv.br respondem por 90% da dieta do homem (Ammann, 2003). Dentro dessas poucas 30 espécies existem milhares de biótipos (linhagens, variedades crioulas, nativas, melhoradas, estoques genéticos etc.) adaptados a diferentes condições edafo-climáticas, práticas agrícolas etc. Entretanto, a variabilidade genética presente nas variedades cultivadas, em geral, é relativamente limitada, uma vez que a maioria delas descende de um pequeno grupo de genitores. As três principais espécies agronômicas, trigo, milho e arroz, produzem individualmente cerca de 500 milhões de toneladas por ano. O melhoramento genético dessas espécies resultou em variedades aparentadas entre si. Adicionalmente, a distância genética entre essas variedades e a maioria dos acessos dos bancos de germoplasma é muito grande, limitando sua utilidade para a introgressão de nova variabilidade. A biotecnologia possui grande potencial para expandir a base genética das variedades atualmente cultivadas e para a transferência de características importantes dos acessos dos bancos de germoplasma para as modernas variedades, sem o arraste de genes de características indesejáveis (Borém, 2001).

Convenção sobre biodiversidade

Por iniciativa da ONU, foi realizada em 1992, no Rio de Janeiro, a Convenção sobre Biodiversidade. A reunião ficou conhecida como Eco-

Imagens cedidas pelos autores Meio ambiente

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92. O resultado deste encontro foi que a maioria dos países participantes concordou em seguir as normas então estabelecidas para a conservação da biodiversidade e o uso sustentável dos recursos genéticos. Esta convenção reconheceu a soberania de cada país sobre os recursos genéticos em seu território. Os termos da Eco-92 contemplam tanto as espécies silvestres quanto as cultivadas.

Os artigos 16 e 19 da Eco-92 são dedicados à biotecnologia e têm gerado retornos econômicos para países que exploram racionalmente seus recursos genéticos. Um exemplo foi o convênio firmado entre a Merck e a Costa Rica para a bioprospecção de ingredientes com fins medicinais. Essa parceria permitiu a identificação de novos princípios ativos e um retorno de US$ 2 milhões durante um período de cinco anos, além de possíveis royalties, se produtos comerciais forem lançados.

A Eco-92 requer que todo país signatário tome medidas para preservar sua biodiversidade. Uma segunda Convenção sobre Biodiversidade aconteceu em Johanesburgo, em 2002. Essa convenção, conhecida como Rio +10, representou novos progressos e compromissos dos países na preservação da biodiversidade.

Protocolo de Biossegurança de Cartagena

O Protocolo de Cartagena, como ficou conhecido, estabeleceu as bases para a normatização internacional do desenvolvimento dos OGMs. Esta reunião foi realizada em Cartagena, Venezuela, em 2000.

Este protocolo é um conjunto de normas para a manipulação, o transporte e o uso de OGMs que possam trazer algum risco para a biodiversidade. Nele é mencionado explicitamente o princípio da precaução e estabelecidas as diretrizes para o comércio internacional de OGMs. Este Protocolo só foi assinado pelo Brasil em 2003, depois da solução dos conflitos de interesse entre diferentes ministérios do governo federal.

O princípio da precaução foi elaborado para proteger o meio ambiente. Esse princípio deve ser amplamente observado pelos Estados, de acordo com suas capacidades. Quando houver ameaça de danos sérios ou irreversíveis, a ausência de absoluta certeza científica não deve ser utilizada como razão para postergar medidas eficazes e economicamente viáveis para prevenir a degredação ambiental.

A aplicação do princípio da precaução significa que, se há incerteza científica, devem ser adotados procedimentos para prevenir e evitar dano ao meio ambiente. No tocante aos riscos dos OGMs para o meio ambiente, o Brasil adotou uma lei moderna de biossegurança, a qual, além de contemplar o princípio da precaução, estabelece outros instru- mentos jurídicos para a preservação da biodiversidade brasileira. O que não se deve fazer é invocar o princípio da precaução como subterfúgio para impedir que variedades geneticamente modificadas seguras para a saúde humana e para o meio ambiente sejam impedidas de serem plantadas pelos agricultores brasileiros. Neste particular, existem evidências de que o princípio da precaução tem sido preconceituosamente utilizado no Brasil por alguns grupos vestidos de defensores do meio ambiente. Uma discussão mais profunda sobre este tema é apresentada no capítulo 8 deste livro.

Erosão genética

A perda na biodiversidade pode ser detectada pela extinção de espécies ou pela redução na variabilidade genética dentro das espécies.

Considerando que as florestas tropicais são ricas em recursos genéticos, o seu desmatamento é particularmente nocivo à biodiversidade. Pimm e Revem (2000) estimam que, dos 16 milhões de quilômetros quadrados dessas florestas existentes 100 anos atrás, somente a metade permanece. É importante notar que a biodiversidade não está uniformemente distribuída na Terra. Existem determinados ecossistemas especialmente ricos em biodiversidade, a exemplo da Floresta Amazônica, do Pantanal Mato-grossense e da Mata Atlântica, no caso do Brasil.

A principal causa da redução da biodiversidade é a fragmentação e destruição do habitat. O contínuo crescimento das cidades, da malha rodoviária e a expansão da fronteira agrícola são os maiores responsáveis pela destruição dos ecossistemas. A população mundial, hoje de 6,4 bilhões de habitantes, deverá dobrar nos próximos 50 anos, exercendo enorme pressão sobre os habitats remanescentes. O Brasil, país detentor de uma mega biodiversidade e em contínuo crescimento populacional, precisa encontrar al-

Figura 1. Área cultivada com variedades transgênicas no período de 1996 a 2004

24 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento n.34 - janeiro/junho 2005 ternativas para a preservação de seus recursos genéticos. Uma das várias alternativas à incorporação de novas áreas do sistema produtivo é o aumento da produtividade das lavouras. Muitas outras medidas técnicas, socioeconômicas e políticas precisam ser adotadas simultaneamente para se assegurar a preservação dos recursos genéticos ainda existentes.

A moderna biotecnologia pode contribuir para a preservação da biodiversidade. Se adequadamente testadas quanto aos riscos para o meio ambiente, as variedades transgênicas contribuem para protegê-lo. Entretanto, cada caso deve ser considerado separadamente. Os resultados de experimentos e as evidências obtidas nos plantios comerciais mostram um balanço ambiental positivo nas regiões que adotaram as variedades GM, observando-se o repovoamento com animais e aves que haviam abandonado essas regiões.

A segunda principal causa da redução da biodiversidade é a invasão e colonização por plantas exóticas. O intercâmbio de espécies entre países tem sido um dos mais importantes fatores para o crescimento da agricultura mundial. Em geral, as principais espécies agronômicas cultivadas em uma região são importadas de outras. No Brasil, a introdução da soja, do milho, do arroz, dos citros, do café, do feijão, do trigo e de outras espécies viabilizou a agricultura e a produção de alimentos no País. O mesmo se verifica em países de outros continentes. Entretanto, as espécies exóticas introduzidas poderão ameaçar as nativas, se aquelas apresentarem alta adaptação às condições locais. Em geral, as espécies introduzidas não são ameaçadas por pragas e doenças em seu novo habitat, o que lhes confere vantagem adaptativa.

As análises de biossegurança realizadas antes da liberação comercial das variedades GM devotam especial atenção à possível tendência de elas invadirem e colonizarem o meio ambiente (Borém, 2001). Essas variedades são, portanto, analisadas quanto às alterações morfo-fenológicas que a introdução do transgene possa ter causado. Alterações que confiram maior agressividade ou habilidade de competição no meio ambiente poderão vetar sua liberação comercial. A maioria das espécies agronômicas cultivadas pelo homem perdeu, ao longo do processo de domesticação, a capacidade de sobreviver sem a interferência humana. Com a eliminação de características como dormência das sementes, maturação desuniforme, deiscência de vagens na maturação e hábito de crescimento inderteminado do tipo sarmentoso, durante a domesticação, as espécies tornam-se dependentes do homem para sobreviverem.

Embora a maioria dos cientistas acredite que a introdução de apenas um ou poucos genes não possa reverter as espécies cultivadas aos seus ancestrais com elevada capacidade de invadir e habilidade de sobrevivência no meio ambiente, toda variedade GM é submetida à análise de biossegurança para se avaliar seu potencial efeito adverso ambiental. Crawley (2001) conduziu um estudo durante 10 anos, em 12 localidades, com quatro espécies (canela, batata,

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Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento n.34 - janeiro/junho 2005 25 milho e beterraba-açucareira), com o objetivo de avaliar a agressividade e invasivilidade das variedades GM. Em nenhum caso as variedades GM foram mais invasivas ou persistentes que seus equivalentes convencionais. Entretanto, apesar da expectativa de as variedades GM não serem mais invasíveis que as convencionais, cada caso deve ser estudado individualmente.

Utilização da biotecnologia na biodiversidade

Estudo da biodiversidade Atualmente, a maioria das pesquisas biológicas tira proveito das ferramentas biotecnológicas para a solução de problemas ou aquisição de conhecimento. Na taxonomia, os marcadores moleculares são utilizados para identificar ecótipos de organismos ou espécies. Essas técnicas moleculares são importantes na manipulação das coleções vivas de recursos genéticos, os bancos de germoplasma. Informações moleculares de cada acesso podem esclarecer sua origem e o grau de parentesco com outros acessos, evitando a manutenção de duplicatas nesses bancos.

Os projetos genoma em andamento em diferentes países estão seqüenciando o DNA de várias espécies. O conhecimento da seqüência genômica dessas espécies disponibilizará uma variabilidade genética ainda pouco explorada pelo homem. O genoma da planta modelo para as dicotiledôneas, Arabidopsis-thaliana, foi seqüenciado em 2000. Os 126 Mbp de seqüência dessa planta silvestre hoje se encontram à disposição do público, para consulta, e de toda a comunidade científica para utilização. O genoma do arroz, seqüenciado em 2002, possui 430 Mbp. Atualmente, existem projetos de seqüenciamento genômico em andamento para alfafa, milho, café, banana, eucalipto, tomate e outras espécies. O Brasil entrou para o seleto grupo de pesquisa genômica após ter seqüenciado o genoma do primeiro fitopatógeno no mundo, em 2002, a bactéria Xylella fastidiosa.

Transferência interespecífica de genes

Uma vez que o código genético é universal, isto é, os genes dos diferentes seres vivos são codificados com a mesma linguagem e o mesmo material genético, é possível tomar um gene de um organismo e transferi-lo para qualquer outro, de forma que o indivíduo receptor possa também apresentar a característica conferida pelo gene transferido (transgene). Esta tecnologia permite a ampliação da variabilidade genética nas espécies, gerando oportunidade para os cientistas desenvolverem variedades adaptadas às mais diferentes situações. Organismos assim obtidos são denominados transgênicos ou simplesmente geneticamente modificados. A primeira planta trangênica foi obtida em 1985 e, em 1994, após os testes de biossegurança, a primeira variedade GM chegou às prateleiras dos supermercados, o tomate Flavr Savr. A área comutativa plantada com as diferentes variedades GM em diferentes países, desde então, atingiu 302 milhões de ha (Figura 1). Estados Unidos, Canadá, Argentina, China, Austrália, África do Sul e Brasil possuem grandes áreas plantadas com variedades GM.

Em 2003, as variedades GM foram plantadas pelos seguintes países: Estados Unidos, Argentina, Canadá, China, Brasil, México, Espanha, Austrália, África do Sul, Colômbia, Índia, Indonésia, Romênia, Uruguai, Bulgária, Honduras e Alemanha. As três principais espécies agronômicas GM cultivadas são: soja, milho e algodão. Embora tolerância a herbicidas e resistência a insetos ainda sejam as principais características introduzidas nestas variedades, já se encontram em fase final de avaliação, em diferentes países, variedades GM com as mais diferentes características, as quais em breve deverão estar disponíveis comercialmente (Quadro 1).

O principal motivo de adoção das variedades GM pelos produtores tem sido econômico. Como o custo de produção destas variedades em geral é menor, elas oferecem maior lucratividade para os produtores. Na maioria das circunstâncias, a produtividade das lavouras GM é semelhante ou superior à das convencionais. Entretanto, o principal benefício dessas variedades não pode ser mensurado em termos econômicos. Nas regiões onde foram plantadas variedades GM, ocorreu substancial redução no uso de defensivos agrícolas. Com o menor uso desses agrotóxicos, é menor a contaminação do ambiente, com claros benefícios para a biodiversidade local. Em muitas dessas regiões, tem-se notado a tendência de repovoamento com a fauna e flora nativas. Esses benefícios são notórios nos casos das variedades tolerantes a herbicidas e das resistentes a insetos.

Como pode ser observado no

Quadro 3.1, muitas das características introduzidas nas variedades ora em fase final de avaliação trarão benefícios diretos para o meio ambiente, reduzindo a dependência dos produtores aos agrotóxicos, enquanto outras trarão benefícios diretos aos consumidores, como nos casos da melhoria na qualidade nutricional, a exemplo da alteração na fração oléica, desenvolvida para prevenção de doenças cardiovasculares.

Biodiversidade silvestre

A biodiversidade silvestre está sendo reduzida de forma sistemática na Europa há vários milênios. Os ecossistemas são alterados definitivamente com o desmatamento para o plantio de pastagens e lavouras. A América ainda possui parte das suas florestas nativas, as quais têm permanecido intocadas com o estabelecimento de reservas biológicas. Apesar dos esforços de conservação da biodiversidade, cerca de 50% das florestas tropicais já foram destruídas. O grande desafio dos cientistas é estabelecer alternativas que viabilizem a produção de alimentos e fibras que atendam a demanda mundial sem a necessidade de se fragmentar ou mesmo destruir a biodiversidade silvestre remanescente. Esse desafio é ainda maior para os países em desenvolvimento, como o Brasil. A produtividade de muitas

26 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento n.34 - janeiro/junho 2005 espécies cresceu substancialmente nas últimas décadas, mas a pressão pela expansão da fronteira agrícola, com a inclusão de novas áreas ao sistema produtivo, tem sido observada. Essas áreas têm sido adicionadas ao sistema produtivo com o ônus principalmente de reservas nativas com importante biodiversidade.

Segundo Conway (1999), a maneira mais promissora para se reduzir a destruição da biodiversidade remanescente é o aumento da produtividade. Neste particular, o melhoramento genético convencional e o biotecnológico têm grande potencial de contribuição. A introdução de genes para maior eficiência fotossintética, maior eficiência na translocação e melhor distribuição dos fotoassimilados entre a produção biológica e a produção econômica poderá viabilizar um novo salto em produtividade das culturas. Essas modificações genéticas, algumas já em fase de avaliação (Quadro 1), poderão ser a melhor alternativa para aliviar a pressão de fragmentação dos ecossistemas ainda virgens. A biotecnologia, ainda incompreendida por alguns grupos ambientalistas, é sua maior aliada na preservação dos ecossistemas. Ao aliviar a pressão por novos desmatamentos, preserva-se a biodiversidade. Certamente que a preocupação dos ambientalistas é correta e a avaliação da segurança destas variedades geneticamente modificadas para o meio ambiente é essencial. Por isso mesmo, cada nova variedade de GM é avaliada em diversos ambientes durante sucessivos anos antes de serem disponibilizadas para o plantio comercial.

Biodiversidade agrícola

A biodiversidade existente no germoplasma utilizado pelos agricultores deve ser conservada. O fluxo gênico das variedades melhoradas convencionais ou trangênicas para o germoplasma crioulo tem sido alvo da atenção dos cientistas. Portanto, o fluxo gênico não é uma preocupação peculiar à era da biotecnologia. O intercâmbio de genes entre as variedades crioulas e as melhoradas tem ocorrido desde que os melhoristas começaram a lançar suas variedades. Apesar disso, as variedades crioulas têm permanecido estáveis e suas características não têm desaparecido. Adicionalmente, como uma precaução extra, essas variedades têm sido preservadas nos bancos de germoplasma.

Com o desenvolvimento de novas ferramentas da biotecnologia, tem sido mais fácil e precisa a medição do fluxo gênico, motivo da maior controvérsia atual sobre os OGMs. A substituição das variedades crioulas pelas modernas, uma prática natural entre os agricultores, à medida que estas se tornam disponíveis, pode resultar em perda de germoplasma. No Brasil, muitos tipos de feijão estão desaparecendo dos campos dos agricultores e, conseqüentemente, do mercado, em razão da crescente preferência do consumidor por apenas feijão tipo carioca e preto. Até cerca de 30 anos atrás, os feijões roxinho, bico-de-ouro, pardo, mulatinho, dentre outros, eram amplamente cultivados. Para preservação da grande biodiversidade dos feijões cultivados, amostras têm sido coletadas e armazenadas em câmaras frias dos bancos de germoplasma.

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