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Genética: como surgem os gêmeos

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Este plano de aula está ligado à seguinte reportagem de VEJA:

Objetivos
Conhecer os mecanismos que levam à formação de gêmeos;
Discutir a identidade biológica em gêmeos univitelinos.

Conteúdos
Citologia, genética e reprodução humana.

Tempo estimado
Duas aulas.

Introdução
Indivíduos gêmeos são fascinantes por diversos aspectos, que vão desde o impacto de uma gravidez múltipla até a semelhança entre os gêmeos univitelinos. Discuta com os alunos os aspectos da Biologia do desenvolvimento gemelar e as questões suscitadas pela identidade genética.

Desenvolvimento

1ª aula
Inicie a aula contando aos alunos sobre a origem dos irmãos gêmeos. Explique que a maioria deles é chamada de gêmeos fraternos ou dizigóticos. São indivíduos gerados com base em dois óvulos diferentes, frutos de uma dupla ovulação. Geneticamente, esses bebês são iguais a dois irmãos vindos de gestações diferentes. Apresente à classe a reportagem Belezinhas em cascata, publicada em VEJA. O texto descreve o aumento da frequência de gêmeos fraternos por conta dos tratamentos para a infertilidade.

Em seguida, explique que o outro tipo de gêmeo é chamado de idêntico, univitelino ou monozigótico (Apresente à classe a figura 1).

Figura 1

 

Gêmeos idênticos ou monozigóticos. Extraído do clássico livro do obstetra escocês William Smellie (1697-1763)
Gêmeos idênticos ou monozigóticos. Extraído do clássico livro do obstetra escocês William Smellie (1697-1763)

 


Diga aos alunos que esse tipo de gêmeos provém de um único zigoto que sofre um desenvolvimento irregular e dá origem a dois indivíduos idênticos do ponto de vista genético - que possuem o mesmo patrimônio genético. Essas transformações ocorrem no período entre um e 14 dias depois da fertilização.

Comente que, se a separação das células ocorrer em tempo superior a oito dias, podem surgir gêmeos siameses. Trata-se de indivíduos que nascem unidos e compartilham algumas estruturas corporais (Apresente à turma a figura 2).

Figura 2

Tipos de gêmeos siameses ou xipófagos.
Tipos de gêmeos siameses ou xipófagos

Explique à classe que o termo "siameses" se refere a um caso que ganhou repercussão mundial no século 19. A história dizia respeito a um par de gêmeos ligados entre si por uma ponte que ia da cartilagem ensiforme até o umbigo comum a ambos. Esses gêmeos nasceram no Sião (atual Tailândia), em 1811.

Discuta com a turma os fatores ligados ao surgimento de gêmeos. Inicialmente questione o que levaria à produção de gêmeos dizigóticos ou fraternos. Conte que existem várias teorias, mas não há uma explicação precisa para o fato. Uma das teses é que a elevação de certos hormônios - como o FSH - estimula a liberação dos óvulos e por isso as gestações gemelares são mais frequentes entre mulheres de 30 a 37 anos. Outra hipótese é que essa elevação hormonal esteja associada a alguns tipos de alimento. Também já foi constatado que as gestações de gêmeos são mais comuns em populações africanas, aparecendo menos entre orientais e caucasianos.

Pergunte à turma, então, sobre as gestações de gêmeos monozigóticos. Comente que há um desconhecimento maior dos pesquisadores a respeito desse tema. Dados mostram que parece haver um componente hereditário importante. Nas famílias em que há um caso de gêmeos idênticos, a probabilidade de haver outro é dez vezes maior - sendo que a herança se manifesta pelo lado materno.

Questione a classe sobre a importância dos gêmeos idênticos para os estudos da genética. Conte aos alunos que o primeiro a pensar sobre o tema foi Francis Galton, em 1876. Ele queria aproveitar dados quantitativos para determinar o papel do ambiente (nurture) e da carga genética (nature) na manifestação de uma característica. Essa discussão se manteve em alta com o desenvolvimento da genética e recebeu outros nomes: fenótipo e genótipo, respectivamente.

Finalize a aula propondo uma pesquisa aos alunos. Divida a classe em pequenos grupos, com três a quatro integrantes. Explique que a tarefa é encontrar e entrevistar gêmeos monozigóticos. O foco da conversa é procurar diferenças entre eles no que diz respeito a hábitos, características físicas e ocorrência de doenças. Agende uma data com a turma para a apresentação da pesquisa.

2ª aula
Inicie a aula pedindo que os alunos apresentem os resultados das pesquisas. Os dados devem suscitar discussões na classe sobre o papel do ambiente na expressão das diferentes características entre os gêmeos.

Diferenças como pequenos sinais de nascença na pele, o padrão da impressão digital e a organização dos fios de cabelo na superfície do couro cabeludo provavelmente serão citadas pela maioria dos alunos. Comente que tais características se devem a um fenômeno de interação entre os genes e o meio - chamado de epigenética. O modo como o DNA se expressa nessas células apresenta aspectos aleatórios que resultam na produção de singularidades. As características surgem no desenvolvimento embrionário do indivíduo.

Questione a turma se outras características mais marcantes - como aparecimento de doenças, diferenças de peso, formato do corpo e questões psíquicas - também seriam resultado de um processo epigenético. Explique que sim e complemente dizendo que elas surgem com a expressão diferencial dos genes em cada um dos gêmeos. Alguns genes podem estar ativos em um indivíduo e, em outro, não. Comente que dependendo da dieta, da exposição a poluentes, dos exercícios e das circunstâncias psíquicas também pode haver mudanças genéticas.

Diga à turma que a ciência começa a engatinhar no entendimento dos mecanismos antes totalmente ignorados. O primeiro deles chama-se metilação de DNA. A metilação é o principal mecanismo epigenético - um grupo metil é transferido para algumas bases de citosina do DNA. O processo é fundamental para "desligar" os genes que provocam alterações na transcrição genética. No caso do aparecimento de alguns tipos de câncer, provavelmente ocorre a metilação de genes supressores de tumores. Sabe-se que mudanças na dieta e a adoção de hábitos saudáveis, como fazer exercícios, podem reverter esse processo. O segundo mecanismo está relacionado às proteínas que envolvem o DNA (histonas). Conte à classe que processos epigenéticos modificam o comportamento das histonas ativando o DNA em determinada região. Diga que existem trabalhos que explicam o aparecimento de lúpus desta forma. Finalmente o terceiro mecanismo está ligado à existência de pequenos fragmentos de RNA. Essa classe de nucleotídeos reguladores da atividade gênica pode interferir a produção de RNA mensageiro.

Mostre aos alunos que essas descobertas abrem caminho para o desenvolvimento de medicamentos e para mudanças culturais que devem resultar na prevenção de doenças - particularmente o câncer.

Conclua a aula contando sobre uma importante pesquisa realizada na Espanha com gêmeos idênticos. Os pesquisadores monitoraram 40 pares de gêmeos monozigóticos, com idade entre três e 74 anos. Os mais jovens, e também aqueles que tinham o mesmo estilo de vida, possuíam genomas muito semelhantes. Nos mais velhos, principalmente naqueles com hábitos distintos, os cientistas encontraram diversas diferenças nos padrões genéticos.

Conclua com a turma que o genoma é como um hardware e a expressão dele pode ser comparada a um software. Aprendendo cada vez mais sobre esse software os geneticistas escrevem um novo capítulo na prevenção e tratamento das doenças.

Avaliação
Ao longo das aulas, observe se a classe entende as diferenças em gêmeos dizigóticos e monozigóticos e se compreendem as razões apontadas para a existência deles. Veja também se a classe assimilou o conceito de epigenética.

 

Consultoria Ricardo Paiva
professor de Biologia do Colégio Santa Cruz, de São Paulo

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