As aranhas, com suas teias complexas e características biológicas especiais, sempre fascinaram os cientistas. No entanto, a sua complexa composição genética tornou difícil a utilização de ferramentas modernas de edição de ADN – até agora. Pela primeira vez, os pesquisadores aplicaram com sucesso um método de edição genética chamado CRISPR-Cas9 – uma ferramenta semelhante a uma tesoura molecular para cortar e modificar DNA – em aranhas. Essa conquista não apenas esclarece como as aranhas são formadas, mas também mostra novas possibilidades para a criação de seda de aranha personalizada.
Edgardo Santiago-Rivera e o professor Thomas Scheibel, da Universidade de Bayreuth, lideraram a pesquisa usando a aranha teia de aranha Parasteatoda depitariorum, uma aranha modelo comumente usada em laboratórios biológicos. Eles alcançaram dois objetivos importantes: mudar a forma como os olhos das aranhas são formados e adicionar novas propriedades à seda que as aranhas tecem. Suas descobertas aparecem na revista Angewandte Chemie International, revisada por pares.
Em uma parte do experimento, Santiago e o Prof. Scheibel desligaram o gene sine oculis, essencial para fazer olhos de aranha. Quando esse gene foi desativado, algumas aranhas jovens nasceram sem olhos ou com formatos anormais dos olhos. A extensão destas alterações varia, mas em alguns casos, as aranhas não têm olhos – o que mostra claramente a importância deste gene. Na segunda parte do estudo, os cientistas inseriram um gene para uma proteína vermelha fluorescente comumente usada em laboratórios para monitorar a atividade genética no genoma produtor de seda da aranha. Isso levou as aranhas a produzirem fios de seda vermelhos brilhantes, demonstrando que o novo gene foi adicionado com sucesso sem interferir na forma como a seda era feita.
O brilho na seda mostra que os genes da seda da aranha podem ser modificados para adicionar novos recursos. Mesmo com esta mudança, a seda manteve a sua resistência e flexibilidade habituais. “A seda mutante resultante exibiu fluorescência vermelha”, explicou o professor Scheibel, apontando como a seda permaneceu funcionalmente inalterada, apesar do novo gene.
O estudo também confirmou que o sin oculis é absolutamente necessário para a formação dos olhos. Quando este gene foi editado, as aranhas mostraram uma série de efeitos, desde olhos ligeiramente deformados até ausência de olhos. Curiosamente, em todos os casos, o cristalino – a parte transparente do olho que foca a luz – ainda está desenvolvido, desenvolvendo-se de uma forma diferente do resto do olho. A descoberta dá aos cientistas uma nova maneira de estudar como as aranhas constroem seus complexos sistemas visuais. Como disse Santiago, “CRISPR – go-knockout, ou abreviação de desligar o gene – afetou o desenvolvimento de todos os olhos nas respectivas aranhas, apoiando o papel descrito anteriormente do cine oculis.”
Além de aprender como as aranhas crescem, o estudo abriu novas portas na ciência dos materiais, no estudo de como os materiais funcionam e como podem ser projetados. A seda de aranha já é famosa por ser incrivelmente forte e elástica. Agora que os cientistas podem alterar as suas propriedades através da edição de genes, podem imaginar a produção de seda que brilha, responde ao calor ou tem outras características incorporadas. Esta pesquisa combina ciência biológica e material de uma forma criativa e promissora.
O impacto do trabalho de Santiago e do professor Scheibel pode ir além das aranhas. Ao resolver os problemas de edição dos genomas das aranhas, a equipe tornou mais fácil para outros cientistas estudar e modificar animais com os quais antes não era fácil trabalhar. Seu método de edição genética é agora um exemplo útil para experimentos envolvendo organismos incomuns. Isto levará a novas inovações na evolução e ao desenvolvimento de produtos de alta tecnologia.
Nota de diário
Santiago-Rivera E., Scheibel D. “Editando o desenvolvimento do olho de aranha e a engenharia de fibra de seda usando gás CRISPR.” Angewandte Chemie Edição Internacional, 2025. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202502068
Sobre os professores
Edgardo Santiago Rivera Um cientista emergente cuja pesquisa combina biologia do desenvolvimento e biotecnologia. Seu trabalho concentra-se na regulação genética e nos mecanismos moleculares que orientam o desenvolvimento de características complexas em organismos modelo não tradicionais. Na Universidade de Bayreuth, ele foi fundamental no pioneirismo na edição genética baseada em CRISPR em aranhas – uma área anteriormente intocada por desafios tecnológicos. O interesse de Santiago-Rivera em explorar como os genes moldam características físicas, como a visão e a produção de seda, contribui tanto para a ciência básica quanto para a bioengenharia aplicada. Seu uso inovador de marcadores fluorescentes em seda de aranha abriu novos caminhos na ciência dos materiais, com implicações para a tecnologia vestível, sensores e materiais bioinspirados. Com um grande interesse tanto no desenvolvimento genético como nos biomateriais aplicados, Santiago-Rivera continua a expandir os limites da biologia experimental.
Professor Tomás Scheibel Especialista reconhecido internacionalmente em biomateriais e biologia sintética. Baseado na Universidade de Beirute, na Alemanha, ele fez contribuições significativas para o estudo de materiais proteicos, particularmente seda de aranha. Conhecida por unir a biologia à engenharia, a pesquisa de Scheibel explora como os materiais naturais podem ser modificados ou replicados para aplicações inovadoras na medicina, nos têxteis e na tecnologia. Ele liderou a primeira tentativa bem-sucedida de editar geneticamente os genes que produzem seda de aranha, permitindo que as aranhas teçam teias fluorescentes – um marco em materiais biológicos funcionais. Ele é uma figura chave no desenvolvimento de ferramentas de bioengenharia e materiais sustentáveis, com muitas conexões nos principais centros de pesquisa em Bayreuth. Seu trabalho combina profundo conhecimento biológico com aplicação no mundo real, visando desenvolver novos materiais com alto desempenho e ecologicamente corretos.
