Rearranjo de cromossomas e especiação

As espécies que observamos actualmente (incluindo os humanos) são o resultado de eventos sucessivos de especiação ao longo do tempo, que é um fenómeno que tem sido investigado desde o tempo de Darwin, que apontou como um dos mecanismos responsáveis a selecção natural. Mas o estudo dos mecanismos que levam á especiação continua.

Um estudo intitulado “Recombination Rates and Genomic Shuffling in Human and Chimpanzee – A New Twist in the Chromosomal Speciation Theory” (Molecular Biology and Evolution) tem como propósito avaliar uma hipótese proposta em vários outros estudos, na qual rearranjos nos cromossomas (exemplos de rearranjos são inversões e translocações) reduzem o fluxo genético e contribuir potencialmente para a especiação pela supressão da recombinação. De acordo com o modelo de “supressão da recombinação” os rearranjos teriam um efeito reduzido na aptidão (“fitness” – que se refere á capacidade de sobreviver para se reproduzir com sucesso), mas iriam suprimir a recombinação, reduzindo o fluxo genético, o que levaria á acumulação de incompatibilidades. Novos polimorfismos podem assim acumular-se num grupo de indivíduos e não noutro. Com o tempo isso pode levar á especiação.

No artigo referente a este estudo, os autores afirmaram que os dados fornecem evidências de taxas de recombinação baixas em regiões do genoma que sofreram rearranjos durante a evolução do humano e do chimpanzé, em contraste com as restantes regiões que apresentavam taxas mais elevadas.

Este estudo foi uma óptima contribuição para a compreensão da origem de novas espécies de primatas.


Ref.:

- Farré M, Micheletti D, Ruiz-Herrera A (2012) Recombination Rates and Genomic Shuffling in Human and Chimpanzee – A New Twist in the Chromosomal Speciation Theory. Mol Biol Evol 30(4):853-864 (disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3603309/)

Science really works, bitches!

Richard Dawkins no seu melhor:

Evolução de baratas

Actualmente existem cerca de 4000 espécies de baratas que têm diversos habitats (florestas, desertos,…) e apenas 1% das baratas vivem entre os humanos, encontrando-se apenas uma espécie a viver exclusivamente entre humanos e em construções humanas: a barata alemã (Blattella germanica).

Em 1980, fabricantes começaram a fazer iscos de baratas com glicose (doce) combinado com insecticidas mortais. Em 1993, muitas populações de baratas de alguma forma desenvolveram uma aversão ao isco. Agora, 20 anos depois, em 2013, os cientistas finalmente entendem como as baratas venceram essas armadilhas.

Acontece que a glicose faz disparar os receptores amargos dos insectos. Esta característica espalha-se rapidamente pela população pois quem sobrevive ao veneno é quem vive para se reproduzir, espalhando assim os seus genes. Alguns cientistas colocaram uma hipótese em que as mudanças no sistema gustativo periférico são responsáveis ​​pela aversão á glicose. Em ambos os tipos de baratas – tipo selvagem e com aversão á glicose (GA), a D-frutose e a D-glicose estimulavam os neurónios receptores gustativos de açúcar (GRNs), enquanto que a cafeína estimulou os receptores amargos. Em contraste, nas GA, a D-glicose também estimulou os receptores amargos e suprimiu as respostas á outra estimulação. Assim, a D-glicose é processada tanto como um um estimulante para morder o isco, como um “alerta” para as dissuadir de comerem o isco. Nas GA, esta capacidade recém-adquirida provocou a evasão das baratas ao veneno em várias populações de baratas alemãs. (1) Mais um exemplo de evolução por selecção natural.

Coby Schal, um entomologista urbano na Universidade Estatal da Carolina do Norte (E.U.A.) e co-autor do estudo onde a hipótese anteriormente mencionada foi proposta comentou a situação do seguinte modo: “Quando arranjamos qualquer coisa, elas arranjam uma adaptação para sobreviver.” (2)

Por puro gozo fui ver o que os criacionistas disseram no AIG e, tal como eu previa, eles disseram que continuavam a ser baratas (what else is new?) e que isso não era evolução de moléculas para pessoas (3). De moléculas para pessoas não, mas o mecanismo básico, por exemplo de peixes para pessoas é o mesmo: selecção natural. «Mas continuam a ser baratas!» E o que é que queriam que fossem? Passarinhos?

Referências:

1. http://www.sciencemag.org/content/340/6135/972
2. http://io9.com/how-pesticides-pushed-cockroaches-into-rapid-evolution-509398746
3. http://www.answersingenesis.org/articles/2013/06/01/conquering-cockroaches

Evolução: Domesticação de Raposas Prateadas

Lembram-se do livro de Richard Dawkins, “The Greatest Show on Earth: The Evidence for Evolution”? Um dos assuntos abordados foi a selecção das raposas prateadas (Vulpes vulpes) mais mansas numa experiência que decorreu na Rússia durante 40 gerações (1), levada a cabo por Dmitry Belyaev, o que resultou, além das alterações no comportamento, em alterações morfológicas que fizeram as raposas parecerem-se com cães (orelhas descaídas, caudas reviradas, entre outras). Penso que isto encaixa naquilo que se designa normalmente por evolução convergente (em relação aos cães). Aparentemente, os cientistas não seleccionaram para os traços morfológicos, tendo estes surgido devido a efeitos pleiotrópicos, pois hormonas envolvidas no comportamento estão também envolvidas nas vias de desenvolvimento embrionário, pelo que seleccionar para um comportamento diferente pode alterar as vias de desenvolvimento associadas ás mesmas hormonas (1, 2).
Após 10 gerações de selecção, 17,8% das raposas tinham comportamentos semelhantes a cães (“elite domesticada”), após 20, 35% das raposas tinham esse tipo de comportamento, após 30 gerações, as raposas com comportamento de cão constituíam 49% da descendência e em 2004 já ia em 70%. É de notar que a selecção foi elevada a um extremo (1).
A base genética das mudanças comportamentais é provavelmente aditiva, uma vez que crias do cruzamento entre indivíduos da linhagem experimental resultante de selecção artificial (mansas como cães) e indivíduos de uma linhagem que não resultou de selecção artificial tinham comportamento intermédio (3).
Esta experiência é boa para ilustrar o que a selecção natural pode fazer a uma população. A selecção (artificial e natural) aumenta a frequência de uma dada característica seleccionada ou gene seleccionado, por vezes até esta estar presente em 100% dos indivíduos de uma população. É de notar que um gene nem sempre corresponde a apenas uma característica e vice-versa.

Referências:

1. “An Experiment on Fox Domestication and Debatable Issues of Evolution of the Dog”, L. N. Trut, Russian Journal of Genetics, Vol. 40, No. 6, 2004, pp. 644–655. Translated from Genetika, Vol. 40, No. 6, 2004, pp. 794–807 (disponível em: http://cbsu.tc.cornell.edu/ccgr/behaviour/04_Recent_Publications/Trut_genetika04.pdf)
2. “Early Canid Domestication: The Farm-Fox Experiment”, Lyudmila N. Trut (disponível em: http://155.97.32.9/~bbenham/2510%20Spring%2009/Behavior%20Genetics/Farm-Fox%20Experiment.pdf)
3. “Selection for tameness has changed brain gene expression in silver foxes”, Julia Lindberg et al, Current Biology, Volume 15, Issue 22, R915-R916, 22 November 2005 (disponível em: http://www.cell.com/current-biology/retrieve/pii/S0960982205013278)

Artigos científicos credíveis que apoiam o design inteligente são raros na literatura científica (ou talvez inexistentes)

Resolvi pesquisar por artigos científicos, publicados em revistas científicas, passando por revisão de pares rigorosa e imparcial, que indubitavelmente apoiam a “teoria” do design inteligente da vida.

O sítio melhor para começar é a lista do Discovery Institute intitulada “Scientific Publications Supportive of Intelligent Design Published in Peer-Reviewed Scientific Journals, Conference Proceedings, or Academic Anthologies” que aparece neste endereço: 

http://www.discovery.org/a/2640. Inicialmente excluí artigos publicados nas revistas geridas por criacionistas devido ao problema da imparcialidade e da rigorosidade das revisões (Bio-Complexity e International Journal of Design & Nature and Ecodynamics), bem como livros de divulgação, um vez que estes não têm o mesmo nível de revisão por pares que tem um artigo. De seguida avancei para os restantes candidatos dessa lista. Entre as dezenas de artigos listados, apenas 9 (salvo erro na contagem) possivelmente correspondem ao que indiquei no início e apoiam inequivocamente o design inteligente. Dos artigos científicos listados recomendo a leitura dos seguintes: Michael J. Behe, “Experimental Evolution, Loss-of-Function Mutations, and ‘The First Rule of Adaptive Evolution,’” The Quarterly Review of Biology, Vol. 85(4): 1-27 (December 2010), que é bastante informativo e este: Douglas D. Axe, “Extreme Functional Sensitivity to Conservative Amino Acid Changes on Enzyme Exteriors,” Journal of Molecular Biology, Vol. 301:585-595 (2000), que é bastante interessante. Nenhum destes artigos apoia o design inteligente (nem os resultados do último apontam para essa hipótese).

Achei o resto dos artigos científicos muito mal conseguidos (mesmo os que não apoiam o design inteligente), daí eu afirmar (no título) a minha dúvida quanto ao facto de não existir nada como aquilo que eu tentei descobrir, pois os artigos eram tão maus (principalmente os que apoiavam o design inteligente) que duvido que a revisão de pares tenha sido rigorosa e imparcial.

Para mais detalhes sobre a minha análise superficial e para hipeligações e endereços para os artigos, revisões críticas dos artigos e comentários feitos por outros cientistas, deve ser consultado este anexo: Anexo do texto “Artigos científicos credíveis que apoiam o design inteligente são raros na literatura científica (ou talvez inexistentes)”

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Filogenética: Ferramentas Online Básicas (reeditado)

• • Pesquisa de homólogos:
  - http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi - Aceder.
  
  
  - http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PROGRAM=blastp&BLAST_PROGRAMS=blastp&PAGE_TYPE=BlastSearch&S - Usar o accession number (e indicar a base de dados) ou a sequência em formato FASTA – exemplo: P09405; base de dados: Swiss-Prot. Seleccionar o algoritmo: blastp (proteína-proteína). Seleccionar o número máximo de sequências a apresentar.
  Após realizar a pesquisa deve-se clicar no accession number para aceder à sequência.
  
  
  • Alinhamento de sequências e construção da árvore filogenética:
  1. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/x01714 - sequências (genéticas) em formato FASTA
  
  
  (ou http://www.uniprot.org/batch/ para proteínas no mesmo formato e noutros)
  
  
  2. http://www.phylogeny.fr/version2_cgi/one_task.cgi?task_type=clustalw – alinhamento das sequências pelo clustalw
  
  
  3. http://www.ebi.ac.uk/Tools/phylogeny/clustalw2_phylogeny/ - construção da árvore filogenética com o clustalw 
  
  
  (Para mais: http://www.molbiol-tools.ca/Phylogeny.htm) 
  
  
  
  
  Notas: 
  
  Vai aparecer uma evidencia da evolução, que são as semelhanças que vemos no alinhamento que sugerem que os genes/proteínas estão relacionados, relacionando assim (no caso dos ortólogos) também as espécies de onde estes vieram. A árvore filogenética serve para ver exactamente como é que eles estão relacionados.  
  É ainda necessário considerar durante um processo de investigação a possibilidade de evolução convergente. Não é algo de muito frequente a nível molecular, mas acontece.  
  Na minha área, uma das aplicações da filogenética é no campo da virologia, que nos pode ajudar a construir a história evolutiva dos vírus em vários pacientes que recebem tratamento anti-viral.
  
  
  P.S. Esclarecimento: na nota acima, anteriormente, tinha (sem querer) dado a entender que quando se faz uma análise filogenética já se parte do pressuposto que as semelhanças são devidas à ancestralidade comum, o que não está correcto. A homoplasia é tida em conta, ao ponto de se adoptarem estratégias (por exemplo, o uso de vários loci – abordagem filogenómica) para atenuar esse problema. No entanto, a homoplasia molecular não é muito frequente (como eu também referi), embora também não se assuma tal coisa ao construir árvores filogenéticas. 

A segunda lei da termodinâmica (como de costume) (Adenda)

No texto com este mesmo título (“A segunda lei da termodinâmica (como de costume)”) referi-me ao aumento de entropia no Universo de um modo geral, mas não é necessário ir tão longe:

- Mesmo que a evolução provoque uma diminuição na entropia: o fluxo de entropia por segundo, ou seja o fluxo da absorção da energia solar e a libertação da radiação para o espaço total da Terra, é um trilião de vezes superior à diminuição da entropia devida á evolução, isto é, a própria Terra “compensa” isso.

Criacionismo = Fail.

Ref.:

- Styer DF (2008) Entropy and evolution. Am J Phys 76(11):1031-1033. (disponível em: http://www.fisica.net/epistemologia/STYER_Entropy_and_Evolution.pdf) (via Panda’s Thumb, P. Z. Myers)

P.S.: Quem teve Física e Química no secundário provavelmente tem bases para compreender o artigo publicado no American Journal of Physics.