O que se pode observar

As evidências que apontam para a evolução são observadas pelos cientistas tanto em laboratório como no campo – por exemplo, o registo fóssil.

Quando sequenciamos uma porção de DNA estamos a observar a realidade dessa sequência no laboratório, quando comparamos duas sequências de DNA, estamos a mesma coisa, quando se analisa um fóssil, o mesmo. Todas as evidências científicas são constituídas por observações como estas. Podemos reconstruir a história evolutiva das aves, mas não temos que ver a transição de dinossauros para aves com os nossos próprios olhos. Temos os fósseis e o DNA e isso chega. Nem sequer somos obrigados a ver eventos de especiação ou partes do processo em campo ou no laboratório (embora isso já tenha acontecido), porque mais uma vez temos algo como o DNA – os padrões genéticos das várias espécies de Plasmodium, por exemplo. Em ciência, seja em que área for, o método base é sempre o mesmo: o método científico. Servimo-nos sempre das evidências - daquilo que observamos, para ver qual das hipóteses se encontra mais em concordância com estas. Por exemplo, podemos decidir se um E.T. concebeu uma pedra com inteligência ou se esta é apenas o produto de processos naturais como a sedimentação, compactação, erosão, entre outros, baseando-nos na recolha de dados da rocha e testar as previsões de cada uma das hipóteses. No entanto, não precisamos de assistir ao processo de formação da rocha para sabermos isso. É claro que quando uma hipótese não se distingue das outras, essa não interessa: por exemplo, uma hipótese que afirme que o E.T. criou a rocha como se ela tivesse surgido naturalmente.

Os cientistas aceitam a teoria da evolução, não por serem anti-religião, não porque simplesmente lhes apeteceu chatear a Igreja de Inglaterra no tempo de Darwin, mas porque as evidências apontam para essa hipótese e para nenhuma outra desde que Darwin e Wallace começaram a trabalhar nessa questão. A teoria da evolução é o melhor que temos até agora para explicar a diversidade de espécies que nos rodeia e a existência da nossa própria espécie. Isto é ponto assente. É claro que isso chateia muita gente, mas a ciência não existe para agradar a gregos nem a troianos. Não gostar do que se descobre através do método científico, em nada afecta a sua prosperidade. Desde que funcione – e sabemos que funciona (basta comparar os resultados da medicina baseada na ciência com os da homeopatia, só como exemplo) – vamos continuar assim.   

Evolução do genoma humano: genes Hox e companhia

Os cromossomas humanos 2q, 7, 12q e 17q demonstram homologia intra-genómica, regiões parálogas em duplicado, triplicado e quadruplicado, centradas nos grupos de genes HOX. O fato de que dois ou mais representantes de diferentes famílias de genes estão ligados a grupos HOX é tomado como evidência de que esses conjuntos de genes parálogos podem ter surgido a partir de um único segmento cromossómico através de eventos de duplicação de cromossomas inteiros ou de um bloco. Isto implicaria que os genes constituintes, incluindo os clusters HOX reflectissem a arquitectura de um bloco único ancestral (antes da origem dos vertebrados), onde todos esses genes estariam ligados numa única cópia.

Num estudo intitulado “An insight into the phylogenetic history of HOX linked gene families in vertebrates”, publicado em 2007 (BMC Evolutionary Biology), investigadores do Institute of Human Genetics, Philipps-University (Alemanha) usaram um conjunto de dados de uma grande variedade de genomas de vertebrados e invertebrados para analisar a história filogenética de 11 famílias multigénicas com três ou mais dos seus representantes ligados aos grupos HOX humanos. Os autores usaram uma abordagem de comparação de topologia – a topologia da árvore filogenética de cada família de genes foi comparada com outras famílias e também com a filogenia dos grupos HOX para testar consistências em eventos de duplicação. Esta abordagem revelou quatro grupos de co-duplicados discretos: um grupo envolve os genes GLI, HH, INHB, IGFBP (cluster-1), e as famílias SLC4A, o grupo 2 envolve os genes ERBB, ZNFN1A, e as famílias genicas IGFBP (cluster-2), o grupo 3 envolve os clusters HOX e da família de genes SP; o grupo 4 envolve a cadeia da integrina beta e famílias da cadeia leve da miosina. Os genes distintos dentro de cada grupo co-duplicado partilham a mesma história evolutiva e são duplicadas em conjunto, enquanto os genes constitutivos de dois grupos co-duplicados diferentes podem não compartilhar a sua história evolutiva e podem não se ter duplicado em simultâneo.

Os autores do estudo concluíram que as regiões de paralogia no genoma humano foram moldadas directamente por duas rondas de quadruplicação dos blocos ancestrais individuais. As famílias de genes constituintes do conjunto de parálogos HOX surgiram em grande parte por eventos distintos de duplicação, e seus membros foram juntos em três ou quatro regiões colineares em diferentes cromossomas, como resultado de rearranjos de segmentos do genoma, no máximo antes da divergência dos peixes ósseos e dos tetrápodes.

Os dados sugerem que as relações de ligação vistas nos cromossomas humanos onde se encontram os genes HOX não são o resultado de duplicações de um cromossoma inteiro ou de antigo bloco e, assim, não deve ser tomado como evidência para duas fases de duplicação de todo o genoma.

Ref.:

- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2235844/pdf/1471-2148-7-239.pdf

Acreditar sem evidências

Não gosto muito do termo acreditar para indicar que se aceita algo com base em evidências. É que acreditar pode ser sinónimo de ter fé, o que normalmente é conotado com a religião, isto é, com aquilo em que se acredita sem se ter evidências. Eu prefiro o termo "aceitar" ou se estamos num diálogo corriqueiro, prefiro o dizer "penso que". Normalmente o termo "acreditar" é usado em expressões como "acreditar em deus", "acreditar na ressurreição de Jesus", "Acreditar em fantasmas" e coisas do género - tudo isto sem evidências. 
Todas as crenças que anteriormente exemplifiquei são injustificadas e vão contra todo o trabalho em ciência que já foi feito até hoje. Mas é claro que para os religiosos não há problema nenhum. Se for preciso ignoram a ciência só para continuarem a ser cristãos ou muçulmanos, etc. 
Mas o maior problema da religião é que se parte do pressuposto de que aquilo que está na Bíblia está correcto, que a bíblia é a palavra de deus e que esse deus realmente existe - isso é completamente anti-científico, pois é uma crença à priori naquilo que se devia demonstrar através de evidências. É claro que alguns mais inteligentes apercebem-se de certos becos sem saída, como o relato de génesis, por exemplo, mas eles continuam a dizer que está correcto que deus criou o universo (pelo menos alguma coisa tem que estar bem, certo?), mas que o resto é apenas parte de uma metáfora para indicar isso mesmo. Mas mesmo assim continuam a acreditar que deus (o seu deus particular, que voltou à terra e foi o próprio filho durante 33 anos, entre outras peripécias) criou o universo sem qualquer evidência. Nada. Tem que estar certo porque "está" na Bíblia, porque a Bíblia é a palavra de deus. E continuam a andar em  círculos, pela salvação das alminhas, para que não ardam no fogo do inferno. Irracional. Ridículo. Risível. Como em tudo no cristianismo, estes três atributos não ficam de fora.  
Mas como diria o Richard Dawkins, a religião é um efeito colateral de uma coisa selectivamente muito vantajosa: a obediência à autoridade. É irracional, ridícula, anti-científica, mas está associada a um comportamento extremamente vantajoso. Isto talvez explique como esta se encontra tão generalizada na população humana. Mas não deixa de ser ridícula e irracional, assim como as alergias não deixam de incomodar só por estarem associadas a vantagens evolutivas. Já não sei é qual destas duas coisas me incomoda mais. 

Evolução de proteínas III: o papel da duplicação e da evolução neutra

Ultimamente têm sido conduzidos trabalhos de investigação sobre a origem da complexidade e função proteica.

Em 2011 foi publicado um artigo na revista Nature sobre a evolução das estruturas da ATPase de células de fungos. Um dos líderes da investigação é Joseph W. Thornton, da Universidade de Oregon (autor de um óptimo artigo sobre o qual já falei aqui no blog, também sobre evolução de proteínas – Evolução de proteínas II). Nos fungos (Agaricus bisporus), as células têm que mover os átomos de um lugar para outro. Uma das maneiras de fazer isso é com bombas moleculares, os complexos ATPase vacuolar. Um anel de proteínas lança átomos de um lado de uma membrana no fungo para o outro. Este anel é claramente uma estrutura complexa. Ele contém seis moléculas de proteína: Quatro das moléculas consistem da proteína Vma3, quinto é a Vma11 e o sexto a Vma16. Todos os três tipos de proteínas são essenciais para o anel de girar.

Para saber como essa estrutura complexa evoluiu, os cientistas compararam as proteínas relacionadas noutros organismos, como animais (fungos e animais compartilham um ancestral comum que viveu há cerca de um bilião de anos).

Nos animais, os complexos de ATPase vacuolar também têm anéis feitos de seis proteínas. Mas esses anéis são diferentes dos anéis dos animais: em vez de ter os três tipos de proteínas nos seus anéis, têm apenas duas. Cada anel da proteína animal é constituído por cinco cópias de Vma3 e uma de Vma16. Os fungos são mais complexos do que os animais, pelo menos quando se trata de seus complexos ATPase vacuolar.

Os investigadores olharam atentamente para os genes codificantes responsáveis pelas proteínas do anel. A Vma11, a proteína exclusiva dos fungos, acaba por ser um parente próximo da Vma3 em animais e fungos. Os genes para Vma3 e Vma11 devem, portanto, compartilhar um ancestral comum. A equipe de Thornton concluiu que no início da evolução dos fungos, um gene ancestral das proteínas do anel foi acidentalmente duplicado. Dessas duas cópias, uma evoluiu para Vma3 e outra para Vma11.

Ao comparar as diferenças entre os genes para Vma3 e Vma11, os cientistas reconstituíram o gene ancestral do qual ambas as proteínas (Vma3 e Vma11) evoluíram. Depois usaram a sequência de DNA em causa para criar uma proteína, reconstituindo uma proteína de 800 milhões de anos de idade. Thornton e a sua equipa chamaram a esta proteína Anc.3-11. Então, os cientistas quiseram saber como o anel de proteína funcionava com esta proteína. Para descobrir, inseriram o gene para a Anc.3-11 no DNA duma levedura. Eles também “desligaram” os seus genes descendentes (Vma3 e Vma11), o que numa situação normal seria letal. No entanto foi descoberto que as leveduras poderiam sobreviver com Anc.3-11 a substituí-los, com anéis totalmente funcionais.

Então: os fungos começaram com anéis feitos de apenas duas proteínas - as mesmas encontradas nos animais (como nós, humanos). As proteínas eram versáteis, capazes de se ligar a si ou aos seus parceiros, juntando-se a proteínas ou à sua direita ou à sua esquerda. Mais tarde, o gene para a Anc.3-11 foi duplicado, originando-se a Vma3 e a Vma11. Estas novas proteínas continuaram a fazer o que as antigas faziam. Mas ao longo de milhões de gerações de fungos, começaram a sofrer mutações. Algumas dessas mutações reduziram a sua versatilidade. A Vma11, perdeu a capacidade de se ligar a Vma3 do seu lado dos ponteiros do relógio. A Vma3 perdeu a capacidade de se ligar à Vma16 do seu lado dos ponteiros do relógio. Estas mutações não mataram o fungo, porque as proteínas ainda poderiam unir num anel, sendo consideradas mutações neutras. Mas agora o anel só se pode formar com êxito, apenas se todas as três proteínas estiverem presentes.

Resumindo: com o tempo, evoluíram mais partes e, em seguida, as partes adicionais começaram a divergir uma da outra. Os fungos acabaram com uma estrutura mais complexa do que a dos seus antepassados.

Outro exemplo de evolução neutra construtiva é a edição de RNA. Um cenário proposto é o seguinte: uma enzima sofre mutações, podendo mudar certos nucleótidos do RNA. Esta enzima não prejudica a célula, nem a ajuda, pelo menos não no início, persistindo. Mais tarde ocorre uma mutação prejudicial num gene. Felizmente, a célula já tem a enzima de ligação ao RNA, o que pode compensar essa mutação editando o RNA. Ele protege a célula dos danos da mutação, permitindo a esta passar para a próxima geração e disseminar-se pela população. A evolução desta enzima de edição de RNA e a mutação que se fixou nada teve a ver com a selecção natural e uma vez que se apoderou da população, já não se puderam livrar dela.

Referências:

- http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-surprising-origins-of-evolutionary-complexity

- http://pages.uoregon.edu/joet/PDF/finnigan-thornton_nature2012.pdf

Einstein não era religioso

Albert Einstein era panteísta, ou talvez pandeísta (*).
Não acreditava num deus pessoal, como o deus judaico-cristão. No entanto, foi criado o mito de que Einstein era religioso, sobretudo devido a esta sua frase: "Deus não joga dados com o Universo".

Uma carta escrita por Albert Einstein em 1954, foi vendida a um comprador desconhecido on-line por 3,000,100.00 dólares americanos. Nesta, a chamada "Carta de Deus" (“The God Letter”), Einstein abordou temas como a religião, o tribalismo – e a sua descrença no deus bíblico.

Este documento histórico é particularmente importante porque vem esclarecer o significado da frase supra-citada. Os historiadores suspeitam que ele usou o termo como uma espécie de metáfora para coisas como as leis da física, ou mesmo a totalidade do próprio cosmos.

O excerto que fala sobre a sua posição relativamente á religião (especialmente ao judaísmo) é o seguinte:

* Nota: Pandeismo é uma doutrina teológica, que combina aspectos do panteísmo e deísmo: o criador do universo, na verdade, tornou-se o universo, e por isso deixou de existir como uma entidade separada e consciente.

Site consultado:

http://io9.com/5954119/einsteins-i-dont-believe-in-god-letter-has-sold-on-ebay--and-youre-not-going-to-believe-the-price

P.S.: Lembrem-se disto quando resolverem vir com a conversa do “Cientista X era religioso”.  

Alergias evolutivas

As alergias incomodam muita gente. Incluindo eu própria. Incomodam até mais do que o criacionismo. No entanto investigadores têm tentado descobrir uma possível vantagem evolutiva para as reacções alérgicas. Relembrando as minhas aulas de imunologia, uma hipótese foi proposta com base no envolvimento das IgE (sistema imunitário adaptativo) tanto na defesa contra parasitas intestinais, como na reacção alérgica, a qual afirma que as IgE evoluíram para nos proteger dos parasitas e as alergias eram um efeito colateral dessa evolução. Mas há mais: num um artigo publicado em Abril de 2012 na revista Nature, Medzhitov e os seus colegas argumentam que as alergias surgiram para nos proteger de substâncias potencialmente tóxicas no meio ambiente ou em alimentos. Por outras palavras, não são apenas uma desorientação do sistema imune. O investigador explica: "Como é que alguém se defende contra algo que inala que não quer? Faz muco. Faz o nariz escorrer, espirra, tosse. Ou se é na pele, induz a sensação de comichão, para ser removido, arranhando". Da mesma forma, se ingerir algo prejudicial, o corpo pode reagir com vómitos.

Entre as evidências Medzhitov cita um estudo de 2006 publicado na revista Science, que relatou que as células-chave envolvidas em respostas alérgicas degradam e desintoxicam o veneno de cobra e de abelha. E um estudo de 2010 publicadono Journal of Clinical Investigation sugere que reacções alérgicas às secreções da carraça evitam as pragas de fixação e alimentação.

Esta pode coexistir sem problemas com a ressuscitada hipótese higiénica, que sugere que as pessoas que se deparam com uma série de bactérias e vírus no início da vida investem mais recursos do sistema imunológico em respostas do tipo I.

Para quem é alérgico, isto são boas notícias: nem tudo é mau nas alergias e não somos assim tão disfuncionais.  

Mas como evoluíram as moléculas do sistema imunitário adaptativo? O sistema imunitário adaptativo, em mamíferos, que está centrado nos linfócitos receptores de antigénios que são gerados por recombinação somática, surgiu há aproximadamente

500 milhões de anos em peixes da família Opistognathidae. Acredita-se que tenham contribuído para a génese do sistema imunitário adaptativo: o surgimento do gene (transposão) de activação da recombinação (RAG), e duas fases de duplicação do genoma inteiro, numa época próxima da altura da origem dos vertebrados. Foi recentemente descoberto que algo semelhante, incluindo duas linhagens de células linfóides, surgiu em peixes sem mandíbula por evolução convergente.

Em termos de pressões selectivas, uma hipótese que enfatiza a importância do intestino sugere que, com o advento das maxilas, material digerido poderia ferir o intestino e, portanto, resultar em infecções maciças. O sistema imunitário surgiu então como sistema de defesa e tornou-se mais importante e mais sofisticado, com o surgimento de predadores vertebrados maiores com mandíbula que tinham poucos descendentes.

Refs.:

- http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=allergies-sneezing-may-be-good-for-you

- http://theory.bio.uu.nl/immbio/pdf/Flajnik_Kasahara_2010.pdf

Evolução? Os fósseis dizem sim!

Existem várias linhas de evidência da embriologia, da genética molecular – por exemplo, os pseudogenes (com as mesmas mutações) e retrovírus endógenos; tudo o que é vestigial e mal adaptado a uma mudança recente, tal como cobras com membros atrofiados e cavalos com dedos de lado atrofiados (vestigiais), o facto de nós sermos mal adaptados ao bipedalismo (as dores nas costas, por exemplo) – tudo isto (e ainda mais) faz com que a evolução seja a hipótese que mais se adequa ao que é observado e, por conseguinte, praticamente um consenso entre os cientistas. Há ainda uma linha de evidências muito importante, que é o registo fóssil. 

Pois é, os criacionistas ficam a perder outra vez. Os fosseis são uma chatice para os cristãos, não são? Mas vamos ao que interessa: a teoria da evolução faz bastantes previsões e uma delas, relativamente aos fósseis, é que estes deviam aparecer numa progressão temporal, numa hierarquia de linhagens e que seria possível relacionar animais modernos a outros mais antigos e diferentes. Existem 2 modelos diferentes para o aparecimento de novas espécies, mas que não são mutuamente exclusivos e ambos prevêem que, pelo menos algumas (poucas) transições de espécie para espécie devem aparecer. Estes modelos são o equilíbrio pontuado e o gradualismo.

Quanto ás previsões do criacionismo, os criacionistas normalmente não afirmam quaisquer previsões (pode haver alguma excepção). No entanto, cientistas já indicaram algumas e é basicamente o contrário do que prevê a teoria da evolução, sendo de salientar a previsão de que não deve haver fósseis de transição entre tipos básicos criados por deus, pois isso é muito subjectivo: tipo básico varia entre espécie e classe. Mas podemos dar o benefício da dúvida e considerar classe ou ordem (os mais elevados). Se considerarmos a classe vem logo á memória um dos exemplos mais conhecidos, que é o género Archaeopteryx que demonstra a transição de répteis para aves – um dos muitos que demonstram essa transição.

É claro que as previsões da teoria da evolução se verificaram e as do criacionismo falharam. Vamos ver como:

http://www.talkorigins.org/faqs/faq-transitional.html (vai ter a um índice do “Talkorigins” da secção de fósseis de transição; não me apeteceu estar a enumerar fósseis de transição, e visto que já há uma enorme lista feita, deixo apenas o endereço). 

P.S. - Para os criacionistas que aqui aparecerem: não vale apena choramingar no molhado.