Cientistas revertem evolução e devolvem barbatanas a peixe

CLAUDIO ANGELO
enviado especial da Folha de S.Paulo a Cold Spring Harbor (EUA)

Os criacionistas costumam dizer que Darwin está errado porque nunca viram uma espécie se transformar em outra. Pois cientistas americanos acabam de fazer quase isso: transformaram um peixe de água doce no seu ancestral marinho, revertendo a evolução.

A pesquisa, inédita, foi apresentada no último dia 27 nos EUA a uma plateia de cientistas pelo biólogo David Kingsley, da Universidade Stanford. Foi um dos pontos altos do 74º Simpósio de Cold Spring Harbor sobre Biologia Quantitativa.

O resultado culmina um esforço de 11 anos de Kingsley e seus colegas para decifrar o mais novo animal-modelo da biologia, o peixinho esgana-gata (Gasterosteus aculeatus).

O que os pesquisadores fizeram foi devolver a esgana-gatas de água doce, que habitam lagos nos EUA, um par de barbatanas pélvicas em forma de espinho. Essas estruturas estão nas populações marinhas do bicho, mas foram perdidas em algumas populações de lagos nos últimos 10 mil anos.

O grupo também devolveu aos peixes lacustres as placas ósseas externas que caracterizam os esgana-gatas marinhos, mas que igualmente se perderam na água doce.

Reversão

"Nós revertemos dois grandes traços morfológicos", disse Kingsley à Folha. "Ganho ou perda de um membro é um grande traço. É o tipo de coisa com base na qual os zoólogos classificam organismos em diferentes categorias."

Ambas estruturas são usadas para defesa dos esgana-gatas, que são refeição de diversos predadores no mar.

Os espinhos, na pelve e no dorso, ferem predadores de boca mole, como trutas. Em alguns dos lagos em que os peixinhos ficaram presos no fim da Era Glacial, porém, os maiores inimigos dos esgana-gatas são insetos. Eles agarram suas vítimas justamente pelos espinhos da pelve.

Onde há pressão de insetos e pouco cálcio na água, a evolução acabou por eliminar os espinhos. Quanto à armadura óssea, ela se perdeu em todos os esgana-gatas de água doce. "Isso dá mais flexibilidade e velocidade de nado", afirmou Kingsley. Restava descobrir de que forma isso aconteceu -o mecanismo molecular da perda- e, por fim, tentar emular a ação da seleção natural.

Modelo à espera

Kingsley decidiu estudar o esgana-gata em 1998. "Havia milhares de trabalhos sobre ele, mas ninguém havia feito sua genética molecular. Era um animal-modelo esperando para acontecer", recorda-se.

Os cientistas começaram coletando animais de várias populações de mar e de lago, com características diferentes (presença ou não de espinhos pélvicos ou armadura), e cruzando-os. Observando os traços em milhares de filhotes e analisando o seu DNA, mapearam os genes que respondiam por eles.

O gene que controla quase toda a formação dos espinhos pélvicos, por exemplo, foi identificado: era o Pitx1. Mas Kingsley e colegas ainda precisavam saber o que acontecia no gene para fazer a diferença entre a presença da pelve no animal marinho e sua ausência no esgana-gatas de água doce.

Para isso, eles sequenciaram o Pitx1 dos dois peixes. Aí veio a surpresa: "Não havia diferença alguma na parte codificante do gene", conta Kingsley. "Isso faz sentido, porque o Pitx1 está envolvido na formação da glândula pituitária e da mandíbula. Não dá para zoar com todas as funções de um gene desses."

O segredo estava nas sequências de DNA que não trazem a receita para a fabricação de nenhuma proteína (e que até algum tempo atrás eram consideradas mero "lixo" genético), mas que controlam a intensidade com que o gene se liga em certos tecidos e em certas fases do desenvolvimento.

Para descobrir que sequências eram essas, o grupo quebrou o DNA em pedacinhos e injetou cada pedacinho em um embrião de peixe para ver no que dava. A busca levou anos.

Finalmente, o time chegou à "região mágica" de controle. Os peixes de lago tiveram em sua evolução um trecho de DNA apagado que estava intacto nos ancestrais marinhos. O tamanho do bloco deletado variava entre as populações, mas a região era sempre a mesma.

A prova final foi feita por um aluno de Kingsley, Frank Chan: pegar o trecho de DNA do peixe marinho e injetá-lo no lacustre. "Ficamos maravilhados em ver que isso funciona", disse o biólogo. "A região de controle do Pitx1 do peixe marinho gera um peixe que tem uma estrutura pélvica de novo." O mesmo foi feito para a sequência reguladora do gene Ectodysplasin, que controla a armadura.

Abaixo as mariposas

"Esse é o mais belo exemplo demonstrando um mecanismo molecular de evolução que eu já vi", diz o geneticista brasileiro Marcelo Nóbrega, da Universidade de Chicago, que assistiu à palestra de Kingsley.

"A seleção natural que atuou sobre esses peixes pode agora ser explicada quimicamente, não apenas como uma abstração. Nossa geração foi apresentada à evolução usando como exemplo mariposas na Inglaterra. Nossos filhos provavelmente aprenderão com o trabalho de David Kingsley."

A pesquisa traz uma implicação intrigante: grandes transições evolutivas, como a perda ou o ganho de membros, podem ocorrer sem alterações na sequência de um gene e em um só passo --como aconteceu com os esgana-gatas--, e não por pequenas mutações, como prevê o darwinismo padrão.

"O quanto isso pode ser generalizado não dá para saber", diz Nóbrega. "Mas só o fato de Kingsley mostrar que grandes transições podem ocorrer já é interessante o suficiente."

O Olho: Um órgão de altíssima… imperfeição

Depois de um longo período sem postagens neste blog, volto com um ótimo texto de Reinaldo José Lopes, no qual ele nos mostra que o olho não é essa "Brastemp" toda, não possui a tal perfeição apregoada pelos criacionistas, que a usam como argumento anti-evolucionismo.

Parece quase ingratidão desancar um órgão que normalmente presta tão excelentes serviços à nossa espécie, mas vamos direto ao ponto: o olho humano é, no máximo, um quebra-galho. Se tivesse sido projetado para uma feira de ciências, levaria nota 6, e olhe lá. Se fosse um novo gadget, destinado a competir com o iPhone, encalharia nas prateleiras. Apesar do seu funcionamento aparentemente azeitado, nosso olho está longe de ser perfeito, e a culpa de seus inúmeros “defeitos de fábrica” é do processo evolutivo complicado e tortuoso que o trouxe até aqui.

É irônico chegar a esse tipo de veredicto sobre nosso aparato visual, principalmente quando se considera que a suposta perfeição dele foi e continua sendo usada como argumento CONTRA a ideia de evolução por meio da seleção natural. Um órgão tão complexo e de funcionamento tão avançado, argumentam os críticos da evolução desde Darwin, jamais poderia ter sido “montado” passo a passo, mas só poderia ter sido projetado de uma vez por todas pela interferência direta de uma inteligência divina.

Deixemos de lado o fato de que o mundo pulula de criaturas com olhos bem mais simples que os nossos, as quais sobrevivem um bocado bem mesmo assim (e cujo aparato visual, aliás, pode muito bem servir de análogo para o que deu origem ao nosso, mais sofisticado). Vamos analisar apenas o design do nosso olho, esse suposto prodígio de complexidade e infalibilidade. Por que será que todos os modelos dele já saem de fábrica com um ponto cego?

Gambiarra
Porque o design do sistema captador de luz do nosso olho é, digamos, meio porco. A coisa toda está de ponta-cabeça, para começar. A informação luminosa vinda do ambiente externo é captada pelas células fotorreceptoras (receptoras de luz), que estão situadas na camada MAIS FUNDA da nossa retina e depois passam esses dados para o cérebro através do nervo óptico. Não seria muito mais fácil e lógico se elas estivessem no topo da retina, de maneira a captar diretamente a luz? Seria, mas a luminosidade precisa atravessar várias camadas de células nervosas e vasos sanguíneos para finalmente ser “lida”.

Pior ainda: o fato de o corpo das células fotorreceptoras estar “de costas” para a luz faz com que as fibras nervosas oriundas delas se juntem mais em cima, formando o nervo óptico, o qual precisa passar por um BURACO na retina no seu caminho rumo ao cérebro. É justamente esse buraco que forma o ponto cego na visão de vertebrados como nós – um ponto cego que precisa ser corrigido “virtualmente” pelo cérebro quando este interpreta as informações visuais captadas pelo olho.

Essa gambiarra cerebral seria totalmente desnecessária se o design do olho fosse mais “racional”. E temos exemplos vivos disso. São os cefalópodes – moluscos como o polvo e a lula, cujo olho é muito parecido com o nosso, mas cuja retina está organizada segundo boas normas de engenharia e tem as células receptoras de luz no topo, e não no fundo. Isso dispensa a necessidade de o nervo óptico abrir um rombo na retina dos polvos e das lulas.

A explicação para a diferença é uma só: trajetórias evolutivas distintas. O mais provável é que o ancestral dos vertebrados, que nos legou uma forma primitiva do que acabaria se tornando o nosso olho, fosse um bicho marinho pequeno e quase transparente, explica o médico Steven Novella, da Universidade Yale (EUA), em artigo para a revista científica de acesso livre “Evolution: Education and Outreach”.

Nas condições desse protovertebrado, a organização específica das camadas da retina pouco importava. Por isso, a ordem não muito razoável acabou se fixando nos descendentes dele, da mesma maneira que a ordem mais “lógica” se tornou o padrão entre os descendentes dos primeiros cefalópodes. O problema é que, nos dois casos, a disposição das camadas da retina virou um esquema fixo do desenvolvimento embrionário, que o organismo não mais conseguia reverter. Ora, não era possível simplesmente “demolir” tudo e recomeçar do zero. A evolução do olho teve de prosseguir usando as matérias-primas à mão, aperfeiçoando onde dava e não mexendo onde não dava, mais ou menos como quem constrói um puxadinho quando acabou o espaço da casa.

Doenças da evolução
Para Novella, é justamente esse modelo evolutivo do puxadinho que explica uma série de problemas de saúde ligados ao design emporcalhado da visão. Exemplo número 1: perda de acuidade visual associada à diabetes crônica, a chamada retinopatia diabética. O que ocorre é que os vasos sanguíneos que alimentam a retina ficam em cima dela. Nos casos crônicos de diabetes, ocorre uma falta de oxigenação nesses vasos. Para compensar, a retina estimula o crescimento de mais deles – o que faz com que os vasos sanguíneos simplesmente fiquem na frente da retina, atrapalhando a visão. Seria muito mais lógico que a irrigação sanguínea viesse DE TRÁS da retina. Seria, mas não é o que acontece.

Exemplo número 2: descolamento da retina, que também pode causar cegueira. Você nunca vai achar um polvo com esse problema, porque as terminações nervosas (os chamados axônios) das células fotorreceptoras desse bicho ajudam a ancorar tais células firmemente nas camadas mais profundas da retina. Já a organização invertida da retina humana deixa tais terminações “no ar”, o que pode favorecer o descolamento.

Exemplo número 3: degeneração macular, a causa mais comum de cegueira no mundo. Trata-se de uma disfunção na mácula, a região da retina onde há a concentração mais densa de células fotorreceptoras. Acontece que a mácula só existe como uma forma de compensar a organização tosca da retina: é uma pequena área que está “limpa” de nervos e vasos sanguíneos, tornando-se central para a visão. Problemas nela levam a uma perda séria da precisão visual. De novo, polvos e lulas não precisam de mácula e, portanto, não sofrem de degeneração macular.

Músculos demais
Engana-se quem pensa que a retina invertida é a única grande falha de design no olho humano, diz Novella. Ainda mais sem-vergonha é a estrutura dos músculos que governam o movimento dos olhos. Primeiro, há mais músculos do que o necessário: são seis, enquanto três bastariam para todos os movimentos possíveis do globo ocular. Pior ainda, esses seis músculos NÃO são redundantes entre si: se houver falhas em qualquer um deles, o movimento fica tão prejudicado que o resultado é uma visão dupla ou outros problemas.

Bastaria que o número de músculos fosse reduzido para que o design se tornasse mais robusto, menos sujeito a falhas – afinal, há menos peças para “quebrar” ao longo do caminho. Mas tudo indica que o nosso olho é só uma versão modificada do olho de peixes primitivos, que tinham SETE músculos oculares (os cães ainda têm esse mesmo número, o qual também já foi registrado em alguns poucos indivíduos humanos). A nossa bagagem histórica, mais uma vez, acaba pesando e causando problemas.

Eis, portanto, o paradoxo da evolução de órgãos complexos, que pode ser estendido, em maior ou menor grau, para qualquer característica humana ou animal. O “design” é sempre de baixo para cima, e nunca de cima para baixo. A reciclagem e o pão-durismo imperam: estamos falando de puxadinhos, e não do Empire State. E, no entanto, essa fraqueza é um bocado forte; do simples e do não-guiado emerge a variedade, a beleza e a adaptação a todo tipo de ambiente. De certa maneira, é uma forma de “arte” espontânea e colaborativa que já dura 4 bilhões de anos.

Fonte: Coluna Visões da Vida - Reinaldo José Lopes
http://colunas.g1.com.br/visoesdavida/2009/06/13/um-orgao-de-altissima-imperfeicao/

15 mitos sobre a Teoria da Evolução

1. Os organismos estão sempre melhorando

Enquanto é fato que a seleção natural remove partes insalubres de um conjunto de genes, há muitos casos em que organismos imperfeitos sobreviveram. Alguns exemplos disto são os fungos, tubarões, lagostim e musgos. Todos estes não se modificaram em essência durante um grande período de tempo. Estes organismos são todos suficientemente adaptados nos seus ambientes para sobrevivem sem melhorias.

Outros mudaram muito, mas não necessariamente para melhor. Algumas criaturas que tiveram seus ambientes modificados e suas adaptações podem não ter sido adequadas à sua nova situação. A adequação está ligada ao seu ambiente, não ao progresso. Anorexia pode ser fruto da evolução


2. Evolução significa que a vida mudou “ao acaso”

Em realidade a seleção natural não é aleatória. Muitos animais aquáticos, por exemplo, precisam de velocidade para sobreviver e se reproduzir. As criaturas com esta habilidade são mais adequadas aos seus ambientes e tem maiores chances de sobreviver à seleção natural. Em seguida eles irão produzir mais descendentes com os mesmos traços, e o ciclo continua. A idéia de que evolução ocorre ao acaso não leva todo o cenário em conta. Explicado fenômeno que sustentou teoria de Darwin


3. Seleção natural envolve organismos “tentando” se adaptar

Os organismos não “tentam” se adaptar, é a seleção natural que permite que vários membros de um grupo sobrevivam e se reproduzam. A adaptação genética está totalmente fora do alcance do organismo em desenvolvimento. DNA humano sofreu mudanças grandes nos últimos 10 mil anos


4. Seleção natural dá aos organismos o que eles “precisam”

seleção natural não tem “inteligência”, não pode saber o que as espécies precisam. Se uma população possui variações genéticas que são mais adaptadas aos seus ambientes, eles irão reproduzir mais na próxima geração (porque possuem maiores chances de sobrevivência), e a população irá evoluir. Se a diversidade genética não está presente a população provavelmente morrerá ou sobreviverá com poucas mudanças evolucionárias. Evolução faz grilo havaiano parar de cantar


5. Evolução é “só” uma teoria

Cientificamente falando, uma teoria é uma idéia bastante evidenciada que explica aspectos do mundo natural. Infelizmente outras definições de teoria (assim como “suposição” ou “palpite”) causam uma grande confusão no mundo não-científico quando se lida com ciência. Eles são, na realidade, dois conceitos bem diferentes. Por que não somos todos lindíssimos?

Teoria (Dicionário Houaiss da língua portuguesa):
1. conjunto de regras ou leis, mais ou menos sistematizadas, aplicadas a uma área específica
5. qualquer noção abrangente; generalidade
Ex.: falava sem parar, contava casos e expunha teorias


6. Evolução é uma teoria em crise

Não há dúvida em ciência que a evolução tenha ocorrido. Há sim, no entanto, debate sobre como ela ocorreu. As minúcias do processo são vigorosamente debatidas, o que podem fazer com que os anti-evolucionistas acreditem que é uma teoria em crise. Evolução é pura ciência e é tratada assim por cientistas em todo o mundo. Juiz dos EUA proíbe "desenho inteligente" em escola pública


7. As lacunas nos registros de fósseis refutam a evolução

Em realidade existem muitos fósseis transicionais. Por exemplo, há fósseis de organismos transicionais entre os pássaros modernos e seus ancestrais dinossauros. Há muitas formas transicionais que não foram observadas, mas isso ocorre simplesmente porque alguns organismos não se fossilizaram bem ou existiram em condições que não permitiram o processo de fossilização. A ciência prevê que haverá lacunas no registro de muitas mudanças evolutivas. Isso não refuta a teoria. Descoberto fóssil que pode ser a chave para a evolução humana


8. A teoria evolucionária está incompleta

A ciência evolucionária é um trabalho em andamento. A ciência está constantemente realizando novas descobertas com respeito a isso e as explicações são sempre ajustadas se necessário. A teoria evolutiva é como todas as outras ciências neste ponto. A ciência está sempre tentando ampliar nossos conhecimentos. No presente, a evolução é a única explicação sólida para toda a diversidade biológica existente. O que os cientistas acreditam sem poder provar?


9. A teoria é falha

A ciência é um campo extremamente competitivo. Se qualquer falha é descoberta na Teoria da Evolução ela será rapidamente corrigida. Todas as falhas alegadas, que os criacionistas colocam em evidência, foram investigadas cuidadosamente por cientistas e elas simplesmente não casam. Elas são comumente baseadas em maus-entendimentos da teoria ou más-interpretações das evidências. De onde viemos? Impossível de saber, diz cientista


10. Evolução não é ciência, pois não é observável

A evolução é observável e testável. A confusão aqui ocorre porque as pessoas pensam que a ciência é limitada a experimentos em laboratórios por técnicos com jalecos brancos. Na realidade uma grande quantidade de informação científica é reunida no próprio mundo real. Astrônomos obviamente não podem tocar fisicamente os objetos que estudam (estrelas e galáxias, por exemplo), no entanto uma grande quantidade de conhecimento pode ser adquirida através de múltiplas linhas de estudo. Isso também é verdade no caso da evolução.Também é verdade que haja muitos mecanismos da evolução que podem ser, e são estudados através de experimentação direta com outras ciências. Humanos têm evolução super acelerada


11. A maioria dos biólogos rejeitaram o Darwinismo

Cientistas não rejeitam as teorias de Darwin, eles as modificaram através do tempo à medida que mais conhecimentos tem sido descobertos. Darwin considerou que a evolução progrediu de maneira deliberada e lenta, mas em realidade já foi descoberto que ela pode ocorrer em ritmo acelerado sob certas circunstâncias. Não houve, até o momento, nenhum desafio convincente aos princípios básicos da teoria de Darwin. Os cientistas melhoraram e expandiram a teoria darwiniana original da Seleção Natural: ela não foi rejeitada. Houve também adições. Pássaros exibem seleção natural em tempo real


12. A evolução leva a comportamentos imorais

Todas as espécies animais possuem padrões de comportamentos que elas compartilham com os outros membros de sua espécie. Lesmas agem como lesmas, cães como cães e humanos como humanos. É ridículo presumir que uma criança passará a comportar-se como outra criatura quando descobre que está relacionado a ela. É absurdo ligar evolução a comportamento imoral ou inadequado. Homem é mais engraçado que mulher


13. A Evolução apóia o “mundo é dos fortes”

No século 19 e início do século 20 uma filosofia chamada “Darwinismo Social” brotou de tentativas extraviadas de aplicar evolução biológica à sociedade. Essa filosofia disse que a sociedade deveria permitir que os fracos enfraquecessem e morressem. E isso não seria apenas a situação ideal, mas a moralmente correta. Isso permitiu a racionalização de preconceitos. Alguns se tornaram muito populares como: Os pobres mereciam a situação em que viviam devido a serem menos aptos. Isso foi uma apropriação indébita da ciência. O Darwinismo Social foi, felizmente, repudiado. A evolução biológica não. Seleção natural cria robôs assassinos

14. Os professores deveriam ensinar os dois lados

Existem dezenas de milhares de visões religiosas diferentes a respeito da criação. É simplesmente impossível que todas estas perspectivas sejam apresentadas. Além disto, nenhuma das teorias é baseada em ciência e, portanto não tem lugar nas aulas de ciências. Em aulas de ciências os estudantes podem debater em que ponto uma criatura criou um novo galho na árvore da vida, mas não é correto argumentar uma crença religiosa na aula de ciência. O argumento do que seria “justo” é freqüentemente usado por grupos na tentativa de injetar seus dogmas religiosos no currículo científico.

15. A evolução é uma teoria sobre a origem da vida

A Teoria da Evolução lida essencialmente com a maneira em que a vida esteve mudando depois de sua origem. A ciência está interessada nas origens da vida (por exemplo, a composição da sopa primordial de qual a vida poderia ter se originado), mas estes não são os assuntos cobertos pela área da evolução. O que se sabe é que, independente do seu início, em algum ponto a vida começou a se ramificar. A evolução é então dedicada ao estudo destes processos. A origem da vida era inevitável