As aranhas sempre intrigaram os cientistas com suas teias complexas e características biológicas especiais. No entanto, sua complexa composição genética até agora dificultou o uso de ferramentas modernas de edição de DNA neles. Pela primeira vez, os pesquisadores aplicaram com sucesso um método de edição genética chamado CRISPR-Cas9 em aranhas, uma ferramenta que atua como uma tesoura molecular para cortar e modificar o DNA. Essa conquista não apenas esclarece o desenvolvimento das aranhas, mas também demonstra novas possibilidades para fazer seda de aranha personalizada.
Os professores Edgardo Santiago-Rivera e Thomas Scheibel, da Universidade de Bayreuth, lideraram o estudo, que utilizou a aranha teia de aranha Parasteatoda tepidariorum, um modelo de aranha comumente usado em laboratórios biológicos. Eles alcançaram dois objetivos importantes: mudar a forma como os olhos da aranha são formados e adicionar novas propriedades à seda que a aranha tece. Suas descobertas foram publicadas na revista Angewandte Chemie International Edition, revisada por pares.
Em uma parte do experimento, os professores Santiago e Scheibel desligaram um gene chamado ocular sinusoidal, essencial para a formação dos olhos de aranha. Quando esse gene é desligado, alguns filhotes nascem sem olhos ou com olhos de formato anormal. A extensão destas mudanças variou, mas em alguns casos as aranhas não tinham olhos – uma indicação clara da importância deste gene. Na segunda parte do estudo, os cientistas inseriram um gene para uma proteína da luz vermelha, frequentemente usada em laboratório para rastrear a atividade genética, nos genes produtores de seda da aranha. Isso resultou na produção de fios de seda vermelhos brilhantes pela aranha, provando que o novo gene foi adicionado com sucesso sem interferir na forma como a seda é feita.
O brilho da seda sugere que os genes da seda da aranha podem ser alterados para incluir novas características. Mesmo com esta mudança, a seda mantém a sua resistência e flexibilidade habituais. “Os filamentos mutantes resultantes exibiram fluorescência vermelha”, explica o professor Schabel, observando como é notável que, apesar do novo gene, a função dos filamentos permaneça inalterada.
A pesquisa também confirma que o seio ocular 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 se desenvolve, sugerindo que se forma de forma diferente do resto do olho. A descoberta dá aos cientistas uma nova maneira de estudar como as aranhas criam sistemas visuais complexos. Como diz Santiago, “CRISPR-KO – abreviação de nocaute ou desligamento de um gene – afetou o desenvolvimento de todos os olhos nas aranhas correspondentes, apoiando o papel descrito anteriormente dos seios da face ocular”.
Além de compreender como as aranhas crescem, esta pesquisa abre novas portas para a ciência dos materiais, como elas se comportam e como são projetadas. A seda de aranha é conhecida por ser extremamente forte e elástica. Agora que os cientistas podem alterar as propriedades da seda editando genes, eles poderiam criar uma seda que brilha, responde ao calor ou tem outras funções integradas. Esta pesquisa conecta biologia e ciência dos materiais de uma forma criativa e promissora.
O trabalho dos professores Santiago e Scheibel pode ter implicações muito além das aranhas. Ao resolver o problema da edição dos genes das aranhas, a equipe está facilitando o estudo e a engenharia de animais anteriormente inacessíveis para outros cientistas. Seu método de edição genética pode agora ser um exemplo útil para experimentos envolvendo organismos incomuns. Isso poderia levar a novas descobertas na evolução e ao desenvolvimento de materiais de alta tecnologia.
Referência do diário
Santiago-Rivera E., Scheibel T. “Edição de desenvolvimento e engenharia de fibra de seda de olhos de aranha usando CRISPR-Cas.” Edição Internacional de Química Aplicada, 2025. DOI: https://doi.org/10.1002/ani.202502068
Sobre o autor
Edgardo Santiago Rivera é um cientista em ascensão cuja pesquisa une a biologia do desenvolvimento e a biotecnologia. Seu trabalho concentra-se na regulação genética e nos mecanismos moleculares que orientam a formação de características complexas em organismos modelo não tradicionais. Na Universidade de Bayreuth, ele desempenhou um papel central no pioneirismo na edição genética baseada em CRISPR em aranhas – uma área anteriormente intocada devido a desafios técnicos. Santiago-Rivera está interessado em explorar como os genes moldam características físicas, como a visão e a produção de seda, contribuindo para a ciência básica e a bioengenharia aplicada. Seu uso inovador de marcadores fluorescentes em seda de aranha abriu novos caminhos na ciência dos materiais, com implicações para tecnologia vestível, sensores e materiais biomiméticos. Com um forte interesse no desenvolvimento genético e em biomateriais aplicados, Santiago-Rivera continua a expandir os limites da biologia experimental.
Professor Thomas Schaiber é um especialista reconhecido internacionalmente em biomateriais e biologia sintética. Trabalhando na Universidade de Bayreuth, na Alemanha, ele fez contribuições significativas para o estudo de materiais protéicos, especialmente seda de aranha. Scheibel é conhecido por unir biologia e engenharia, com sua pesquisa explorando como os materiais naturais podem ser modificados ou replicados para usos inovadores em medicina, têxteis e tecnologia. Ele liderou a primeira tentativa bem-sucedida de editar genes que produzem seda de aranha, permitindo que as aranhas teçam seda brilhante – um marco em biomateriais funcionais. Ele tem múltiplas afiliações nos principais centros de pesquisa em Bayreuth e é uma figura chave no avanço de ferramentas de bioengenharia e materiais sustentáveis. Seu trabalho combina profundo conhecimento biológico com aplicações do mundo real para criar novos materiais de alto desempenho e ecologicamente corretos.
