Algoritmo inspirado na evolução dá origem a código genético criado em computador

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Informações
Data no Tech4Health: 8 de novembro de 2016


Fonte
USP Ribeirão Preto
Data
08/11/2016
Áreas
Bioinformática. Biologia Celular e Molecular.

Notícia


Para explicar a evolução do código genético, pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) de Ribeirão Preto criaram em computador códigos genéticos semelhantes ao considerado padrão ou canônico (aquele quase universal e presente na maioria dos seres vivos). A diferença do código criado no Departamento de Computação e Matemática (DCM) da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP, é que a metodologia leva em consideração vários fatores ao mesmo tempo.

A Dra. Lariza Laura de Oliveira, responsável pela pesquisa, conta que esses métodos buscam explicações para o processo evolutivo dos seres vivos, já que o código genético é um tema que intriga bastante os cientistas por uma questão a ser respondida: ele é fruto do acaso ou de um processo evolutivo?

Para os pesquisadores da área, há fortes evidências de que o código é resultado do processo evolutivo, pois grande parte dos seres vivos possui um código genético padrão, mesmo os organismos mais diferentes entre si, como o cachorro, a beterraba ou o ser humano.

O código genético é responsável por decodificar a mensagem contida no DNA (composto orgânico que contém o material genético) de todos os seres vivos. É formado por quatro letras, os nucleotídeos, que formam palavras, e as frases formadas por essas palavras são as proteínas, responsáveis por diversas funções, com a construção e manutenção dos órgãos e tecidos.

Na busca por confirmar a hipótese do processo evolutivo para o código genético, atualmente, são utilizadas duas metodologias. A abordagem estatística, que estima a quantidade dos códigos aleatórios melhores que o código genético padrão, e a abordagem por engenharia, que compara o código padrão com os melhores códigos hipotéticos obtidos por meio de um algoritmo de otimização. Ambas observam apenas uma propriedade de cada vez.

Exemplificando os métodos, a Dra. Lariza imagina um recipiente contendo bolinhas, representando todos os possíveis códigos, sendo cada bolinha um possível código genético. Há uma bolinha com um código idêntico ao genético e, nas outras, códigos melhores e piores. Pela grande quantidade, “seria impossível analisar uma a uma todas as bolinhas”, garante.

Pelo método estatístico, analisa-se uma quantidade grande de bolinhas, verificando quantas são melhores ou piores que o código canônico. Na abordagem por engenharia, “tentamos acertar a região do recipiente onde estão os melhores códigos, estudamos as características do código (bolinhas) e do recipiente, e isso nos permite encontrar os melhores códigos. Essa é a forma como os algoritmos de otimização trabalham”, esclarece a pesquisadora.

A nova proposta

Centrada na hipótese de que o material genético que carregamos hoje é fruto da evolução, a equipe de Ribeirão Preto trabalha numa nova proposta que leva em consideração o estudo de mais de uma variável ao mesmo tempo.

A evolução do código, segundo os pesquisadores, envolve várias propriedades dos aminoácidos (moléculas orgânicas que compõem o DNA), além das características do meio – concentração de oxigênio, temperatura, concentração e propriedades físico-químicas do meio e das moléculas envolvidas.

Então, desenvolveram um algoritmo de otimização baseado na evolução natural. “Algoritmo é um conjunto de instruções, como uma receita de bolo para o computador executar. No problema do código genético, o algoritmo desenvolvido tenta evoluir soluções por meio de mecanismos inspirados na evolução natural”, comenta a Dra. Lariza.

Por enquanto, a equipe conseguiu gerar códigos no computador, ainda não foram testados in vitro. Mas eles podem ser sintetizados artificialmente e “funcionar biologicamente”. Para isso, os estudos com os códigos genéticos criados continuam no laboratório do Prof. Dr. Renato Tinós. A Dra. Lariza analisa as características e, principalmente, as diferenças com o código padrão.

Leia a reportagem completa no Jornal da USP.

Fonte: Gabriela Vilas Boas, USP Ribeirão Preto e Jornal da USP. Imagem: Getty Images.