Colocando em diálogo distintas formas de ver e conhecer o mundo

Como construir conversa entre distintas formas de ver e conhecer o mundo? Não há resposta qualificada a essa pergunta que não envolva uma teoria sobre essa conversa. Nessa postagem, discutimos alguns elementos de tal teoria.

Como discutimos em postagem anterior do Darwinianas, tem sido defendida a importância da integração de conhecimentos científicos e tradicionais para a proposição de abordagens de conservação e manejo sustentável bem-sucedidas. Considerando a relação entre conhecimentos científicos e locais/tradicionais e usando tipologia proposta por Stephan Rist e Farid Dahdouh-Guebas, isso implica ir além do desconhecimento de práticas baseadas em conhecimentos locais, bem como evitar determinadas atitudes: por exemplo, utilitaristas e neocoloniais, que somente se apropriam de elementos do conhecimento tradicional que parecem úteis de perspectiva científica, por vezes ferindo direitos de propriedade intelectual; paternalistas, que buscam “atualizar” conhecimento tradicional com base na ciência; e essencialistas, que entendem conhecimento tradicional como inerentemente superior e visam preservá-lo tal como é, como se fosse alguma peça de museu.

De uma perspectiva focada na integração de diferentes formas de conhecimento, a atitude mais apropriada é uma que pode ser denominada intercultural, que visa construir amplas vias de interação e diálogo entre formas de conhecimento, almejando tanto um conhecimento integrado, quanto – de um posicionamento que é tanto ético quanto político – o empoderamento de comunidades tradicionais.

Entre as muitas questões postas por e para uma perspectiva intercultural, temos a de que integração e diálogo entre formas distintas de conhecimento requer engajar-se em diálogo inter-ontológico. Isso porque toda forma de conhecimento implica alguma teoria sobre “como as coisas são”, alguma ontologia que estabelece qual seria a mobília do mundo, o que se supõe existir no mundo, quais objetos e/ou processos, ou, em termos mais gerais, o que é o ser e em quais categorias o ser se divide. Uma ontologia é fundamental, por sua vez, para uma epistemologia, isto é, para a teoria que assumimos sobre o que é o conhecimento e o que é mera opinião, e os critérios que podemos usar para distinguir conhecimento de opinião. E, como o que conhecemos é determinante para nossos juízos sobre o que existe, uma ontologia também é dependente de alguma epistemologia. Epistemologia e ontologia se determinam mutuamente, portanto. Se assumimos, por exemplo, uma visão ontológica que dá prioridade a coisas, e não a processos, isso implica um modo de produzir e julgar conhecimentos que dá prioridade ao que podemos saber sobre coisas e as partículas que as constituem. Mas, ao mesmo tempo, se produzimos com sucesso conhecimentos sobre coisas e partículas, isso reforça uma ontologia que dá prioridade a estas categorias do ser. Ainda que seja claro que ontologia e epistemologia se codeterminam, permanece importante termos clareza sobre quando estamos falando de ontologia, do que se supõe que existe, e de epistemologia, do que se supõe ser conhecimento.

Se estamos envolvidos em negociação social e aprendizagem coletiva de distintas partes interessadas sobre alguma questão, no nosso caso, conservação, as quais buscam uma integração de seus conhecimentos, então naturalmente estamos participando de um diálogo inter-epistemológico (entre formas de conhecimento). Mas, dada a codeterminação de epistemologia e ontologia, estamos também engajados num diálogo inter-ontológico. Chegamos então à questão que será central no restante dessa postagem: Dada a complexidade e a dificuldade de um diálogo inter-ontológico, como engajar-se nele? Como reconhecer, em particular, os limites e as possibilidades de integração de epistemologias e ontologias distintas? E o que fazer quando encontramos limites, quando esgotamos nossas possibilidades de integração?

Para dar uma resposta qualificada a essas questões, é necessário ter alguma teoria sobre como se dá um diálogo entre ontologias. Nosso interesse recai, a partir desse ponto, em elementos que nos permitam dar passos na direção de tal teoria.

Elementos de uma teoria sobre diálogo inter-ontológico

Muito se tem escrito sobre promessas de integração de conhecimentos científicos e tradicionais, por exemplo, em campos como a conservação. Contudo, há também ceticismo sobre as possibilidades de tal integração, por razões epistemológicas (isto é, que dizem respeito à natureza do conhecimento) e sociopolíticas. Em termos epistemológicos, projetos de integração parecem otimistas demais ou de escopo demasiado estreito. Ou seja, ou se espera de tais projetos mais do que seria razoável, pela complexidade do próprio diálogo que se está buscando construir, ou o que se busca integrar é parcela reduzida dos conhecimentos em diálogo. São comuns, por exemplo, propostas de integração que privilegiam apenas porções do conhecimento tradicional que são mais prováveis de ser integrados ao conhecimento científico, especialmente por razões utilitaristas, negligenciando aquelas porções que resistem à integração.

Esse último aspecto implica razões sociopolíticas. Projetos de integração tendem a focar em aspectos convenientes do conhecimento tradicional que podem ser tratados apenas como dados para pesquisa científica, como acontece, por vezes, na etnobotânica e etnofarmacologia. A questão é sociopolítica porque, em vez de empoderar comunidades tradicionais, estes projetos tendem a reproduzir posições hierárquicas que submetem o conhecimento destas últimas ao conhecimento científico, e a desconsiderar conhecimentos que são importantes para tais comunidades mas não satisfazem necessidades de cientistas, gestores, empreendedores.

Um modo de considerar de maneira produtiva o ceticismo quanto à integração de formas de conhecimento distintas, e ao mesmo tempo sondar suas possibilidades, é construir alguma teoria que busque dar conta tanto das possibilidades quanto das limitações da integração. Elementos dessa teoria foram apresentados em artigo recente pelo filósofo da biologia David Ludwig.

Ludwig toma como ponto de partida para sua teoria a noção de “tipos naturais” e exemplos de convergência na classificação dos seres vivos (ou seja, convergência taxonômica) de diferentes culturas, frequentemente documentada em estudos sobre etnobiologia. Por exemplo, comunidades Tzeltal Maya e zoólogos têm conhecimentos muito diferentes sobre onças e as denominam de maneira diferente (Balam e Panthera onca). Mas não há qualquer controvérsia sobre o fato de que ambos se referem aos mesmos seres vivos, as onças. Este é um claro caso de convergência taxonômica. Considerando-se que ambos se referem à mesma espécie mas possuem conhecimentos distintos sobre ela, tornam-se evidentes as possibilidades e os possíveis benefícios da integração dos conhecimentos de Tzeltal Maya e zoólogos.

Para explorar esses aspectos, Ludwig se apoia numa teoria clássica sobre tipos naturais, proposta pelo filósofo britânico John Stuart Mill, para gerar um modelo sobre superposição ontológica, ou seja, convergências entre ontologias assumidas por diferentes grupos humanos (as quais são sempre parciais).

Mas o que são tipos naturais? Tratam-se de agrupamentos de objetos similares, que compartilham sempre qualidades particulares, não importa se humanos conhecem ou não os objetos e as qualidades. J. S. Mill sugeriu que “tipos reais” têm um número inexaurível de propriedades: em seu System of Logic (Sistema de Lógica), ele argumentou que o conhecimento que temos das propriedades de um tipo nunca é completo. Assim, estamos sempre descobrindo e, mais do que isso, esperamos sempre descobrir novas propriedades. Ora, assumindo-se que um tipo natural tem um número inexaurível de propriedades e que diferentes sistemas de conhecimento podem se referir ao mesmo tipo natural, segue que a integração de conhecimentos frequentemente oferecerá acesso a diferentes subconjuntos de propriedades e, por conseguinte, a uma compreensão mais ampla do tipo natural. Este é o caminho que Ludwig explora para justificar as possibilidades e os benefícios da integração de conhecimentos científicos e tradicionais.

Contudo, Ludwig tem um problema. Há muito debate filosófico sobre tipos naturais e, para piorar a situação, teorias recentes a respeito parecem tanto resolver quanto criar problemas a respeito dessa noção. Não é difícil entender por que. Para ser breve, num mundo entendido de maneira histórica e dinâmica, como estabelecido por visões transformacionistas, a exemplo do darwinismo na biologia, é estranho apelar a uma noção como a de tipos naturais. Ela parece reminiscente de um pensamento essencialista que não é compatível com visões dinâmicas do mundo como as que são largamente aceitas hoje (e não somente nos meios científicos). Um aspecto central da teoria evolutiva moderna é o pensamento populacional. De acordo com esse modo de pensar, cada espécie é uma coleção de indivíduos com muitas diferenças genéticas, sendo essas diferenças transmitidas para as gerações futuras em novas combinações, o que leva as populações a mudarem de geração em geração. Não há, ademais, um limite superior para a quantidade de mudança evolutiva que pode ter lugar em uma espécie. Ela pode ser transformada em sua aparência, em seu comportamento, em sua constituição genética, mas ainda assim permanecer a mesma espécie. Visões essencialistas, que apelam a tipos naturais, estão mal situadas diante da variação dentro das espécies.

Mas isso é mesmo correto? Qualquer um que use um guia de identificação, por exemplo, de aves, certamente utilizaria características que identificam as aves, as quais parecem estabelecer a espécie da ave identificada como se fosse ela um tipo. Esta não é, contudo, a interpretação correta desse fato. Se um guia de aves apela, digamos, às características da plumagem ou do bico para diferenciar duas espécies de aves, isso não significa que estas características identificadoras sejam universais, ou mesmo essenciais, nem no espaço, nem no tempo. Num dado tempo, estas características raramente são verdadeiramente universais, ou seja, encontradas em todos os indivíduos de uma dada espécie, e ao longo do tempo, estas características podem mudar. Um sanhaço-do-coqueiro (Tangara palmarum) estatisticamente atípico é, ainda assim, um sanhaço-do-coqueiro. Mais do que isso, ele pode ser o precursor de uma nova linhagem de sanhaços-do-coqueiro que será comum no futuro, ou um sobrevivente de uma linhagem de sanhaços-do-coqueiro do passado. Não segue, portanto, do fato de que podemos reconhecer com confiança muitas espécies num dado tempo e espaço que exista alguma essência invariante de uma espécie, que possa torná-la um tipo natural.

Essas são dificuldades notáveis. Como Ludwig faz para superá-las? Ele recorre a uma suposição largamente compartilhada pelas teorias atuais sobre tipos naturais, portanto, não controversa. Tipos naturais frequentemente se referem a conjuntos de propriedades descobertos através da experiência. Em particular, esta suposição explica bem o modo como funciona a classificação etnobiológica, ao passo em que não é estranha a uma explicação da classificação científica. Quando pescadores da comunidade de Siribinha, no Litoral Norte da Bahia, identificam duas etnoespécies de maçaricos, maçarico-grande e maçarico-pequeno, eles se apoiam para essa identificação em conjuntos de propriedades descobertos em sua experiência com esses animais. Obviamente, uma propriedade importante para diferenciar as etnoespécies é o tamanho, mas há também propriedades compartilhadas que permitem identificar ambas como pertencentes ao etnogênero maçarico, atributos de sua plumagem, de sua morfologia, de seu comportamento, de suas preferências alimentares, e assim por diante. Sem se comprometer com teses que tornariam essas propriedades compartilhadas fundamentos para identificar essências características das espécies (já que elas são variáveis e mutáveis), podemos entender como conjuntos de propriedades fundamentam práticas taxonômicas científicas e tradicionais.

O reconhecimento da mesma espécie a partir de diferentes perspectivas culturais é possível exatamente por causa destas propriedades compartilhadas, que percebemos em nossas experiências e usamos para distinguir organismos. Por exemplo, Tzeltal Maya e zoólogos ambos reconhecem onças porque percebem conjuntos compartilhados de propriedades, em suas estruturas ósseas, em seus padrões na pelagem, em seus comportamentos, em seus papeis ecológicos… Eles certamente se interessam por diferentes aspectos em seus conhecimentos sobre estes animais e, evidentemente, os interpretam a partir de distintas bases culturais. Mas isso não impede o reconhecimento da mesma espécie por eles.

Conjuntos de propriedades descobertas pela experiência também oferecem uma explicação simples e efetiva do que podemos denominar “superposição ontológica”, ou seja, um compromisso compartilhado quanto à existência dos mesmos organismos (por exemplo, onças) e inclusive de propriedades desses organismos (como o padrão de pelagem característico de uma onça) por sujeitos de distintas formas de conhecimento. Eles também explicam por que apelamos frequentemente a características identificadoras, e ao ponto de nos comprometermos com tipos naturais em nossos modos de conhecer, malgrado suas dificuldades filosóficas. Embora a presença de propriedades típicas não garanta a presença de um tipo e vice-versa, o que explica estas dificuldades, a conexão entre propriedades e espécies ainda é estável o suficiente para permitir inferências robustas. Ela permite inferir tipos a partir de propriedades: Por exemplo, se sabemos que um organismo se comporta de certas maneiras ou tem certo padrão de pelagem, podemos prever que seja uma onça. Assim como permite inferir propriedades a partir de tipos: Por exemplo, se sabemos que um organismo é uma onça, podemos inferir que provavelmente terá certas propriedades comportamentais e morfológicas. E também propriedades a partir de propriedades: Por exemplo, conhecimento sobre estrutura dentária de um organismo permite prever modos como se alimenta.

Considerando tais conjuntos de propriedades, pode ser formulado um modelo simples de integração de conhecimentos. Tzeltal Maya e zoólogos se referem ambos a onças, mas têm conhecimentos diferentes sobre propriedades desses animais. Apenas zoólogos conhecerão certas propriedades genéticas e anatômicas das onças. Apenas Tzeltal Maya conhecerão o cheiro das fezes de uma onça ou hábitos de caça de uma população local de tais animais. A integração dos conhecimentos científicos e tradicionais é produtiva se oferece descrição mais ampla do conjunto de propriedades associado a uma espécie, por exemplo, as onças, e/ou se permite maior número de inferências, pela soma de inferências únicas de cada sistema, e/ou se leva a inferências novas, por exemplo, a novas previsões. Este último caso, especialmente interessante, ocorre quando propriedades conhecidas apenas por um ou outro dos sistemas de conhecimento somente são suficientes para uma determinada inferência quando juntas.

O modelo proposto por Ludwig oferece maneira fértil de lidar com o diálogo inter-ontológico. Dois exemplos citados por Ludwig permitem ilustrar o potencial da integração de conhecimentos, em termos da geração de novos conhecimentos e práticas, com base nesse modelo. Raposas-do-ártico têm extensa distribuição na tundra, mas populações locais usam diferentes estratégias de alimentação, havendo limites importantes no conhecimento científico sobre a alimentação desses animais no inverno. A comunidade Inuit de Mittimatalik, no norte da Ilha de Baffin, Canadá, tem extenso conhecimento sobre a fauna local, incluindo raposas-do-ártico. Por exemplo, especialistas tradicionais Inuit identificaram 2 estratégias de caça (marinha e terrestre) usadas por esses animais, assim como diferenças na pelagem relacionadas a essas estratégias. Este conhecimento foi integrado ao conhecimento científico, expandindo a compreensão de biólogos sobre esse animal. Como explica o modelo de Ludwig, Inuit e biólogos se referem ao mesmo tipo biológico, que denominam Tiriganiarjuk e Alopex lagopus, respectivamente. Contudo, conhecem propriedades diferentes e, assim, diálogo inter-ontológico e integração são produtivos. Inuit conhecem aspectos locais como estratégias de alimentação de Tiriganiarjuk e biólogos conhecem propriedades (por exemplo, anatômicas) que são encontradas de maneira geral nas populações de Alopex lagopus.

Mas qual poderia ser a importância de tal integração? Outro exemplo permite responder essa questão. O estabelecimento de uma política de cotas para captura de Baleias-da-Groenlândia (Balaena mysticetus) no Alaska, em 1977, ilustra a contribuição do conhecimento tradicional para uma política de conservação, uma vez integrado ao conhecimento científico. Para estabelecer as cotas de captura, cientistas realizaram censo por contagem visual, que levou a uma estimativa inicial de uma população de menos de 3.000 baleias. No entanto, baleeiros tradicionais questionaram essa estimativa, por não ter considerado baleias que migram sob o gelo quando fraturas no gelo se fecham. Um novo censo foi realizado, incorporando conhecimento local sobre migração das baleias, tendo alcançado estimativa mais precisa. A população local foi estimada em 6.000 a 8.000 baleias, com implicações evidentes para a política de cotas. Apenas a integração de conhecimento local e científico permitiu, assim, estimativa populacional acurada, ilustrando a fertilidade da integração desses conhecimentos e suas implicações práticas para a conservação. Além disso, esse caso mostra como essa integração pode resolver conflitos socioambientais e trazer benefícios diretos para comunidades tradicionais, ao mesmo tempo em que propicia condições para manejo sustentável. O modelo de Ludwig explica apropriadamente também esse caso: Baleeiros tradicionais e biólogos se referem ao mesmo tipo biológico (Bowhead Whale e Balaena mysticetus), mas, como conhecem propriedades diferentes, o diálogo inter-ontológico e a integração de seus conhecimentos foram produtivos.

Esses exemplos mostram convergências parciais entre ontologias científicas e tradicionais, que levam a integração bem-sucedida e fértil, em termos cognitivos e instrumentais. Contudo, é evidente que há também situações de divergência entre tais ontologias. É necessário, assim, inquirir em que medida um modelo como aquele proposto por Ludwig ajuda a entender também como integração é limitada por divergência ontológica e, em particular, o que sugere quanto à atitude que se mostraria mais apropriada em situações em que se observa tal divergência. Este é, contudo, um caminho que devemos deixar para trilhar em postagens futuras. Por ora, esperamos ter mostrado, de um lado, como propostas de integração de conhecimentos devem ter na devida conta dificuldades suscitadas pelo requisito de diálogo inter-epistemológico e inter-ontológico e, de outro, como compreensão teórica, tal como aquela suscitada pelo modelo proposto por Ludwig, tem papel importante no avanço de nossa compreensão das possibilidades de tal diálogo. Resta agora considerar seu papel no entendimento dos limites da conversa entre distintas formas de ver e conhecer o mundo.

 

Charbel N. El-Hani

Instituto de Biologia/UFBA

 

PARA SABER MAIS:

Gagnon, C., & Berteaux, D. (2009). Integrating traditional ecological knowledge and ecological science: a question of scale. Ecology and Society, 14(2): 19.

Huntington, H. (2000). Using traditional ecological knowledge in science. Ecological Applications, 10, 1270-1274.

Ludwig, D. (2016). Overlapping ontologies and Indigenous knowledge. From integration to ontological self-determination. Studies in History and Philosophy of Science 59: 36-45.

Pierotti, R. & Wildcat, D. (2000). Traditional ecological knowledge: The third alternative. Ecological Applications 10: 1333-1340.

Rist, S. & Dahdouh-Guebas, F. (2006). Ethnosciences––A step towards the integration of scientific and indigenous forms of knowledge in the management of natural resources for the future. Environment, Development and Sustainability 8: 467-493.

Tengö, M. et al. (2017). Weaving knowledge systems in IPBES, CBD and beyond—lessons learned for sustainability. Current Opinion in Environmental Sustainability 26-27:17–25.

Imagem na abertura: Inuit reunidos para refeição em iglu em Mittimatalik, Ilha de Baffin, Canadá. Fotografia obtida do filme Land of the Long Day, 1952, reproduzida em Qikiqtani Truth Commission: Community Histories 1950-1975, Qikiqtani Inuit Association, disponível aqui.

Ambiente, fenótipo e genótipo: uma visão ampla do processo evolutivo

Ao observar atentamente a variação na forma dos animais e plantas na natureza, ou em uma visita a um renomado museu de ciências naturais, imediatamente chama a atenção –não importando se o observante é leigo ou cientista – o quão adequado é o ajuste dos organismos ao seu ambiente.

Até meados do século XIX a explicação para esse “design perfeito” evocava uma divindade. Mas em 1859 o naturalista inglês Charles Darwin mudou essencialmente a forma como pensávamos, propondo que a diversidade observada poderia ser explicada em grande parte pela combinação de mutações aleatórias (variabilidade genética) e a seleção não aleatória dessa variação pelo processo de seleção natural. E isso valia para nós humanos também!

Figura 1. As bases genéticas das características adaptativas. Para uma compreensão completa de como a variação é gerada e mantida dentro e entre as populações naturais, é preciso dissecar suas causas imediatas (proximate) e decorrentes (ultimate). Primeiro precisamos entender como a variação de um dado traço (=fenótipo) afeta a aptidão dos indivíduos em seu ambiente local. Por exemplo, qual é o papel da seleção natural, se existente, na geração de variação morfológica? Em segundo lugar, queremos saber a causa imediata da variação: quais são os genes e mutações que codificam diferenças no fenótipo, e como essas variantes genéticas funcionam ao longo do desenvolvimento para produzir características distintas? Obtido de Hoekstra (2010).

Hoje pode parecer simples essa lógica, mas em 1859 a fonte de variação (ou seja, as mutações) e, mais precisamente, o mecanismo pelo qual essa variação era passada através das gerações, era absolutamente desconhecido. Embora o famoso trabalho de Gregor Mendel que mostrava padrões de herança simples em ervilhas lisas e enrugadas tivesse sido publicado em 1866, passaram-se quase 40 anos até que fosse redescoberto ou plenamente considerado. Ou seja, não havia noção da existência de cromossomos, genes ou mesmo o DNA. Mas Darwin notou que os descendentes se pareciam com seus parentais, portanto, ele sabia que os traços podiam ser transmitidos entre gerações; só não tinha ideia de como isso acontecia. Quase cem anos depois, o link que faltava, ou seja, a unidade fundamental de informação hereditária e fonte de novas variações, foi revelado por Francis Crick e James Watson (que descobriram em 1953 a estrutura tridimensional da dupla hélice, demonstrando que o DNA poderia se replicar).

Desde então a ciência se moveu muito adiante e acumulou grandes conhecimentos na área da genética. Entretanto, as mesmas questões que motivaram Darwin continuam inspirando gerações de cientistas: como e por que os organismos têm morfologias e comportamentos tão distintos? A grande diferença é que hoje conseguimos buscar as respostas a essas questões no DNA, revelando mudanças precisas que permitem aos organismos se adaptarem ao ambiente (Figura 1).

Já em 1900 os fundadores da genética de populações debatiam, através de modelos matemáticos e estatísticos como a adaptação ocorre: se através de grandes saltos (ou seja, um pequeno número de mutações, cada uma com efeito grande no fenótipo) ou pequenos passos (isto é, acumulo de diversas mudanças de menor efeito). Esse tema ainda é amplamente discutido na ciência, que busca também esclarecer se a adaptação procede através de mutações recessivas ou dominantes; se os genes envolvidos agem independentemente ou interagem para produzir características adaptativas, se mutações benéficas tendem a afetar a função da proteína (ou seja, mutações na própria proteína) ou sua expressão espacial ou temporal (ou seja, mutações fora da proteína que controla sua regulação).

Se o cuidadoso observante tiver a oportunidade de ver diversos indivíduos de uma mesma espécie lado a lado, como na coleção científica de um museu de história natural, muito provavelmente notará que existem variações morfológicas também dentro das espécies, e ainda traços muito similares em espécies distantes evolutivamente. Vamos pensar que se um dado fenótipo ocorre repetidas vezes na natureza (de forma independente), não seria de se perguntar com que frequência à seleção natural depende dos mesmos genes e/ou mutações para conduzir a traços similares em diferentes populações ou espécies?

Até meados de 1990 se considerava que as grandes diferenças fenotípicas eram resultado de inúmeras substituições gênicas, cada uma com efeito relativamente pequeno. No entanto, a partir da possibilidade de sequenciamento de DNA em larga escala os estudos com genes que regulam o processo de desenvolvimento, e codificantes de receptores e sinalizadores de complexas redes metabólicas, sugerem que poucas mutações podem ter grande efeito, afetando diretamente a morfologia.

A viagem a bordo do Beagle pela América do Sul e Central em 1831 proporcionou um laboratório vivo para o Darwin. Dentre tantos exemplos de diversidade fenotípica um em especial chamou a atenção do naturalista: a variação na forma e tamanho do bico dos tentilhões nas distintas ilhas do arquipélago de Galápagos que notoriamente estava relacionado a uma variedade de tipos de alimentação (Figura 2). Mais adiante os tentilhões de Darwin se tornaram um exemplo clássico de diversificação de espécies através da seleção natural.

Figura 2. Diversidade na forma do bico dos tentilhões de Galápagos. Obtido de: http://www.schoolbag.info

Curiosamente, nos últimos 15 anos, ferramentas moleculares modernas permitiram determinar o papel dos genes Bmp4, Calmodulina e ALX1 na variação craniofacial dos tentilhões de Darwin, cujas diferenças no padrão de expressão dos genes ao longo do desenvolvimento foram associadas à forma e tamanho do bico. Esse é um exemplo clássico de bem sucedida associação causal de um dado fenótipo morfológico e um genótipo específico.

Ainda na rica região Neotropical encontramos outro exemplo de variação morfológica associada à dieta: os morcegos da família Phyllostomidae. Também conhecidos como filostomídeos, representam um dos grupos mais diversos não só entre os morcegos, como mamíferos em geral. O mais curioso são as especializações desse grupo, que se alimentam desde néctar, frutas, insetos, carne, grãos até sangue. Uma análise até mesmo superficial da estrutura craniofacial permite perceber alterações na mandíbula e palato (e também dentição) específicas para cada tipo alimentar, também incluindo tamanho e forma como no bico dos tentilhões de Galápagos (Figura 3). A mudança mais caraterísticas é o focinho alongado nas espécies que se alimentam de néctar. E será que as alterações morfológicas craniofaciais nos morcegos poderiam ter a mesma base genética identificada nos tentilhões?

Figura 3: Relações evolutivas entre espécies de morcegos filostomídeos evidenciando a variação morfológica observada na maxila superior e os hábitos alimentares (legenda interna: N, nectarívoro; F, frugívoro; I, insetívoro; H, hematófago; C, carnívoro; O, onívoro). Espécies: A. Chrotopterus auritus, B. Diphilla ecaudata, C. Desmodus rotundus, D. Mimon crenulatum, E. M. bennettii, F. Phyllostomus hastatus, G. P. elongatus, H. Lophostoma silviculum, I. Sturnira tildae, J. S. lilium, K. Artibeus obscurus, L. A. jamaicensis, M. A. lituratus, N. A. watsoni, O. A. glaucus, P. A. gnomus, Q. Chiroderma villosum, R. C. doriae, S. Vampyrodes caraccioli, T. Vampyressa pusilla, U. Rhinophylla pumilio, V. R. fischerae, X. Carollia subrupha, Z. C. perspicillata, Ab. Glyphonycteris sylvestris, Bb. Glossophaga soricina, Bc. G. commissarisi, Bd. Pygoderma bialbiatum, Be. Anoura caudifer, Bf. A. geoffroyi, Bg. Lochophylla thomasi. Obtido de Ferraz (2016).

Poderíamos, portanto, pensar no papel dos mesmos genes, pois seriam potenciais candidatos a explicar tal variação. Mas com o avanço de estudos em modelos animais e de genética humana clínica, emergiram outros genes do desenvolvimento específicos de alterações na morfologia craniofacial que são melhores candidatos a explicar a origem da variação observada nesse grupo de morcegos, por exemplo, os genes do fator de crescimento fibroblástico (FGF), e fatores de transcrição das famílias RUNX e PAX.

Vamos considerar especificamente no gene RUNX2 (fator de transcrição relacionado ao Runt 2), que já foi demonstrado ter grande efeito na variabilidade craniofacial dos mamíferos, associado à formação do tecido ósseo, portanto, essencial para a osteogênese. O RUNX2 contém uma região de repetição de aminoácidos em tandem que precede o domínio, com um segmento rico em glutamato (poli Q), seguido por outro rico em alanina (poli A) que desempenha papel importante na ativação e repressão de proteínas essenciais para o desenvolvimento craniofacial. Embora estudos prévios com cães de raça e carnívoros silvestres de distintas morfologias tenham encontrado uma correlação positiva entre a proporção de Q para A no domínio de repetição desse gene (também chamada de taxa Q/A) e o comprimento craniofacial, quando se analisou mamíferos placentários não carnívoros e marsupiais, não foi verificado tal correlação.

Voltando a incrivelmente diversa linhagem de morcegos filostomídeos. A variação morfológica craniofacial é significativa não somente entre grupos de espécies que formam guildas alimentares, mas também dentro de alguns desses grupos, como aquele dos frugívoros. E essa admirável variação também foi recuperada na taxa Q/A do RUNX2 dos morcegos. A diferença é que pela primeira vez foi demonstrada a associação desse gene com o encurtamento e alargamento do rosto dos filostomídeos (Figura 4), ou seja, o oposto do padrão (=aumento no comprimento) verificado em cães, carnívoros e também em primatas do novo mundo.

Esse exemplo nos mostra que a conexão de uma dada característica morfológica com um genótipo causal é mais complexa ainda. Notamos, portanto, que em determinados casos não se trata de encontrar as mesmas mutações (ou padrões de expressão diferencial) em espécies distintas, mas sim um ajuste fino no mesmo mecanismo (como o gene RUNX2) para explicar as bases de fenótipos similares. Portanto, o processo adaptativo pode usar de formas alternativas de um mesmo caminho, ou mesmo caminhos distintos, para chegar ao mesmo lugar.

Figura 4. Correlações entre a taxa Q/A e comprimento do palato (A), filostomídeos; (C) macacos do Novo Mundo) e largura do palato (B), filostomídeos.

A ciência tem se movido a passos largos desde os achados de Darwin e Watson e Crick. Mas para cada pergunta respondida desdobram-se novas dúvidas. Enquanto relevamos as bases moleculares do que Darwin chamava de “aquela perfeição de estrutura e co-adaptação que justamente estimula nossa admiração”, aprendemos com a espetacular evolução da diversidade morfológica dentro e entre as espécies.

Gislene Lopes Gonçalves

UFRGS e Universidad de Tarapacá, Chile

Sugestões de leitura:

  • Ferraz T, Rossoni DM, Althof SL, Pissinatti A, Paixão Cortês VR, Bortolini MC, González-José R, Marroig G, Salzano FM, Gonçalves GL, Hünemeier T (2018). Contrasting patterns of RUNX2 repeat variations are associated with palate shape in phyllostomid bats and New World primates. Scientific Reports 8:7867
  • Hoekstra H (2010). From Darwin to DNA: The Genetic Basis of Color Adaptations. In: In the Light of Evolution: Essays from the Laboratory and Field (Ed. Losos J). Roberts and Company Publishers.
  • Lamichhaney S, Berglund J, Almén MS, Maqbool K, Grabherr M, Martinez-Barrio A, Promerová M, Rubin C-J, Wang C, Zamani N, Grant BR, Grant PR, Webster MT, Andersson L (2015). Evolution of Darwin’s finches and their beaks revealed by genome sequencing. Nature, 518: 371–375.

Mérito de seus genes, mérito de seu país

Há alguns poucos anos tivemos um grande debate nacional sobre a meritocracia. No geral, a ideia que prevalecia, vinda de tempos imemoriais, era a de que meritocracia, sempre muito valorizada, implicava em oferecer as melhores oportunidades (de emprego, de vagas no ensino superior, etc.) aos melhores qualificados. 

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Quais as consequências a longo-prazo da perda de biodiversidade?

Estudo de mais de 20 anos sugere que os efeitos da perda de biodiversidade são dependentes do contexto. Ou seja, ecossistemas distintos respondem de diferentes maneiras à perda de biodiversidade, e nós ainda temos muito o que aprender.

Desde criança, sempre sonhei com matas densas, cheias de bichos e plantas das mais variadas cores, formas e tamanhos. Por vezes, esses sonhos eram ricos de uma sensação interminável de aventura e descoberta: em cada direção havia algo novo a conhecer e se encantar. Nas manhãs após esses sonhos, acordar era um choque de realidade, pois as paredes quase brancas do meu quarto estavam muito aquém da riqueza desses universos que deixava para trás. Para os amantes da natureza como eu, imaginar essas paisagens é tarefa fácil. Hoje, como bióloga, vejo na prática que estudar a diversidade da vida é tão fascinante quanto desvendá-la em meus sonhos, e os processos que geram essa imensa biodiversidade na natureza são ainda mais criativos do que a minha imaginação de criança.

Hoje conhecemos algo em torno de 260.000 espécies de plantas e quase 2 milhões de espécies animais, além de milhares de espécies de fungos e incontáveis espécies de bactérias. Mas, alguns cientistas estimam que ainda desconhecemos algo em torno de 86% e 91% das espécies existentes nos ambientes terrestres e nos oceanos respectivamente! Esses números são, ao mesmo tempo, impressionantes e assustadores. Impressionantes, pois se a diversidade conhecida já é fascinante e os usos que dela fazemos incontáveis, é instigante imaginar que ela representa menos (muito menos!) da metade de tudo que existe na natureza.

Mas, esses números são também assustadores porque com as taxas atuais de extinção de espécies e destruição de ambiente naturais cientistas calculam que até 54% das espécies poderão ser extintas na próximas décadas. Frente a esse cenário não muito otimista, o estudo da biodiversidade e dos impactos causados pela sua perda são imperativos.

Os efeitos da perda de biodiversidade no funcionamento das comunidades ecológicas é um tema largamente estudado na ecologia. No entanto, vários aspectos importantes dos efeitos ecossistêmicos de longo-prazo da perda de biodiversidade ainda permanecem sem resposta. Um deles diz respeito a como esses efeitos são dependentes do contexto ambiental. Por exemplo, qual o efeito da perda de biodiversidade em diferentes comunidades vegetais? E como nem toda perda de biodiversidade se dá de forma semelhante, qual o efeito da perda de diferentes números de espécies na comunidade? A diversidade de comunidades vegetais é capaz de tamponar a variabilidade ambiental decorrente de perturbações externas ou flutuações nas condições ambientais?

Para tentar responder essas perguntas, cientistas estudaram os efeitos a longo prazo da perda de biodiversidade em 30 ilhas florestadas dos lagos Hornavan e Uddjaure, no norte da Suécia. Nessa região, a principal perturbação ambiental é o fogo que ocorre naturalmente, decorrente de tempestades de raios: ilhas maiores tendem a sofrer mais queimadas do que ilhas menores, criando um gradiente natural de perda de biodiversidade entre as ilhas de grande (com mais de 1.0 hectare), médio (entre 0.1 e 1.0 hectare) e pequeno porte (com menos de 0.1 hectare). Nessas ilhas, os pesquisadores ativamente removeram, em diferentes combinações, três das principais espécies do sub-bosque local (Vaccinium myrtillus, Vaccinium vitis-idaea e Empetrum hermaphroditum) (Figura 2), utilizando o gradiente natural de diversidade das diferentes ilhas. Em algumas ilhas, essas espécies chegaram a representar 98% do sub-bosque. Além disso, em geral, ilhas de maior porte apresentaram também maior produtividade e maior fertilidade dos solos, enquanto as ilhas menores apresentaram menor produtividade e fertilidade. Assim, o gradiente naturalmente formado simulou as variadas condições nas quais a perda de biodiversidade foi estudada pelos pesquisadores.

 

 

Figura 2 – (a) Localização dos lagos Hornavan e Uddjaure, ao norte da Suécia. (b) Vaccinium myrtillus (Photo: Anneli Salo, https://www.google.com/search?q=Vaccinium+myrtillus&client=firefox-b-1&tbm=isch&source=lnt&tbs=sur:fc&sa=X&ved=0ahUKEwiQ06207qbbAhXNHTQIHURyAygQpwUIIA&biw=1138&bih=501&dpr=1.2#imgrc=DHc10hLDxVnvPM:; (c) Vaccinium vitis-idaea (Photo: Arto J, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lingonberry_(Vaccinium_vitis-idaea)_-_panoramio.jpg); (d) Empetrum hermaphroditum (Photo: Dawn Endico,  https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Empetrum_nigrum_Denali_AK.jpg).

Um dos aspectos principais desse estudo é que ele foi conduzido em comunidades naturais, em contraste com os estudos anteriores a respeito do papel da biodiversidade no funcionamento dos ecossistemas, geralmente realizados em ambientes altamente controlados e em comunidades aleatoriamente construídas. Nesse trabalho, os autores estudaram os efeitos a longo prazo da perda de biodiversidade na biomassa da comunidade vegetal e na variabilidade temporal dessa biomassa por um período de 20 anos. Ou seja, eles observaram a capacidade das comunidades de plantas em incorporar matéria orgânica após a remoção de uma, duas ou três das espécies vegetais dominantes do sub-bosque, e estudaram também como essa incorporação de biomassa variou ao longo do tempo.

Os autores confirmam o fato de que a perda de espécies nas diferentes ilhas reduz significativamente a biomassa vegetal das comunidades. Mas, contrário aos achados anteriores a esses estudos altamente controlados, os dados sugerem que esse efeito não necessariamente aumenta com o tempo, provavelmente devido a respostas compensatórias de outras espécies da comunidade. Porém, essas respostas compensatórias dependem largamente das interações entre as espécies locais e do contexto ecológico. Ou seja, o efeito da perda de biodiversidade na biomassa de comunidades vegetais decresce com o tempo, e esse decréscimo é mais evidente em comunidades menos produtivas e menos férteis.

Outro dado interessante é que a perda de diferentes espécies acarretou um aumento na variabilidade temporal da biomassa dessas comunidades, e esse efeito foi observado em maior intensidade nas comunidades mais produtivas e nas ilhas mais férteis. Ou seja, em áreas de maior produtividade, a biomassa sofreu, decorrente da perda de biodiversidade, as maiores variações ao longo desses 20 anos, quando comparado as áreas de menos produtividade.

Em geral, o impacto negativo da perda de biodiversidade nas diversas ilhas estudadas foi dependente da espécie removida e da possibilidade de compensação pelas espécies remanescentes locais. Isso sugere que as repostas ecossistêmicas à perda de espécies depende sobremaneira do contexto ambiental. Nesse caso, um ecossistema seria resiliente à perda de espécies apenas se outras espécies locais fossem capazes de ocupar o nicho deixado pela(s) espécies eliminada(s). Ilhas maiores, ou áreas em contato próximo com outras regiões seriam capazes de suprir novas espécies para a comunidade, e, portanto mais resilientes a perda de espécies.

Com base no que já sabemos hoje, tanto de observações de campo quanto de estudo experimentais, parece inquestionável a importância da biodiversidade para a manutenção da saúde dos ecossistemas e, em última análise, de nós humanos. Há muitas décadas, a comunidade científica nacional e internacional aponta para a necessidade de preservação da biodiversidade, principalmente em um país como o nosso, que abriga uma quantidade impressionante de espécies, muitas das quais pouco ou nada estudadas. Mas, a despeito do que apontam os mais variados estudos, o Brasil parece, infelizmente, remar contra a maré.

Notícias na última semana anunciaram o provável nome do novo presidente do Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (ICMBio), um dos principais órgãos ambientais do país, responsável pela criação, gestão e preservação de áreas de proteção ambiental no Brasil. O ICMBio gere, respectivamente, 9% e 24% dos territórios continental e marinho nacionais. O novo presidente, se for realmente confirmado, não parece possuir qualquer formação em gestão socioambiental, e sua indicação resulta, possivelmente, de uma negociata política. Infelizmente, ainda abordamos as questões ambientais de maneira pouco séria e um tanto inconsequente, em completo desalinho com o que apontam as pesquisas e a comunidade científica.

Se quisermos evitar surpresas futuras, precisamos levar a preservação da biodiversidade a sério, para que possamos através de mais estudos, como o relatado aqui, entender os efeitos de longo prazo da perda de espécies. A grande parte desses estudos vêm sendo realizados em ambientes temperados, com número relativamente pequeno de espécies, e ainda pouco sabemos a respeito dos efeitos da perda de espécies em ambientes tropicais.

Ana Almeida

(California State University East Bay)

Para saber mais:

Liu, J. et al. 2018. How does habitat fragmentation affect the biodiversity and ecosystem functioning relationship? Landscape Ecology, 33: 341-352.

Maynard, D.S.; et al. 2017. Competitive network determines the direction of the diversity-function relationship. PNAS, 114(43): 11464-11469.

Plimm, S.L. et al. 2014. The biodiversity of species and their rates of extinction, distribution, and protection. Science, 344: 1246752-1 – 1246752-10.

O DNA de sua família pode ser usado contra você no tribunal

Recentemente, um assassino em série, conhecido nos Estados Unidos como assassino do Estado dourado (“Golden State Killer”), foi preso graças às comparações de seu DNA a perfis genômicos em um banco de dados. Até aí seria uma história comum de investigação criminal, mas o que faz deste um caso particular é a origem do banco de dados. As informações genômicas do criminoso foram comparadas aos dados públicos de milhares de pessoas que depositaram seus genomas (ou uma parte deles) em uma página dedicada a recuperar a árvore genealógica dos seus usuários. Um dos usuários tinha um perfil similar ao do criminoso (um parente próximo), permitindo que os policiais reduzissem sua busca a apenas uma família. O caso levantou novas questões sobre os testes de DNA e a disponibilização desses dados.

Como o suspeito foi identificado

Em uma entrevista coletiva no dia 25 de abril de 2018, foi anunciada a prisão de Joseph James DeAngelo, mais de 30 anos depois de seu último crime conhecido. O assassino em série é acusado de pelo menos 12 homicídios e mais de 50 estupros entre 1976 e 1986. O caso havia sido arquivado, mas as novas tecnologias de genotipagem permitiram que o caso fosse reaberto e o criminoso descoberto. O DNA recuperado nos crimes investigados foi comparado a perfis genéticos disponíveis na página GEDmatch. Continue Lendo “O DNA de sua família pode ser usado contra você no tribunal”

A seleção molda a diversidade genética

Algumas espécies tem tamanhos populacionais imensos, mas possuem diversidade genética semelhantes à de espécies com tamanhos populacionais muito menores. Por quê? O estudo da seleção natural pode ser a chave para a resposta.

O cabo de guerra: mutação versus deriva

A teoria evolutiva é capaz de fazer previsões sobre o que esperamos encontrar na natureza. Uma das mais importantes diz respeito à variabilidade genética. Para evolucionistas, a diversidade genética de uma espécie deve ser proporcional ao tamanho populacional. Esperamos que espécies com muitos indivíduos tenham mais diversidade genética do que espécies com poucos indivíduos.

Continue Lendo “A seleção molda a diversidade genética”

Quer saber sua origem? Pergunte aos microrganismos e a Loki.

Num post aqui do Darwinianas, João Francisco Botelho falou sobre os microrganismos que habitam o corpo humano e explicou que através do desenvolvimento de técnicas de biologia molecular conseguimos acessar uma grande diversidade antes não conhecida de microrganismos difíceis de cultivar em laboratório. Neste meu primeiro post aqui do Darwinianas vou falar um pouco mais sobre uma dessas abordagens, a metagenômica, com a qual trabalho rotineiramente no meu Laboratório.

O termo “metagenômica” foi cunhado pela pesquisadora Jo Handelsman em 1998 e quer dizer “além do genoma”. A abordagem consiste basicamente em coletar amostras ambientais (por exemplo, de saliva humana a sedimentos de fossas marinhas abissais) e extrair e sequenciar simultaneamente o DNA de todos os microrganismos presentes nesta amostra. Com essas sequências em mãos podemos saber quem são os microrganismos presentes na amostra e o que eles potencialmente estão fazendo, pois podemos saber quais são os genes que estão presentes ali. Para fazer isso, os cientistas tinham que fragmentar o DNA metagenômico, colar em outros pedaços de DNA (por exemplo, plasmídeos) e inserir em bactérias para poder separar (ou isolar) os fragmentos, para depois disso dar significado biológico a essas sequências. Esse procedimento, era muito caro e laborioso, mas com os avanços tecnológicos hoje é possível “ler” uma quantidade extremamente maior de material genético, em muito menos tempo, a um custo muito menor.

Essa revolução tecnológica fez com que os bancos de dados de sequências crescesse muito, o número de genomas de referência (usados para dar significado biológico às sequências) também crescesse e novas abordagens e desafios fossem aparecendo. Com a massiva geração de novos dados, é possível reconstruir genomas inteiros a partir das sequências metagenômicas. A descoberta de alguns novos genomas tem contribuído muito para a expansão do conhecimento da biodiversidade e da e sobre as relações de parentesco entre os organismos. Ressalto aqui dois exemplos.

Em um trabalho liderado pela pesquisadora Jillian Banfield, centenas de novos grupos de bactérias extremamente pequenas e de biologia incomum foram descobertos em aquíferos contaminados por urânio através da reconstrução de novos genomas. Esses novos grupos (filos) representam uma expansão de 15% do da diversidade conhecida de bactérias e têm uma origem evolutiva comum. Esses microrganismos peculiares podem estar desempenhando funções importantes na ciclagem de matéria, por exemplo, de nitrogênio, carbono, enxofre.

Outro trabalho, liderado pelo pesquisador Thijs Ettema, analisou amostras de sedimento próximos a uma fumarola (chamada de “Castelo de Loki”, em homenagem ao deus nórdico de mesmo nome) a 2.383 metros de profundidade no Mar do Norte. A partir das sequências metagenômicas, os pesquisadores conseguiram montar novos genomas de microrganismos pertencentes a um novo filo do Domínio Archaea, Lokiarchaeota, em homenagem ao deus Loki. É muito interessante que estejam presentes nesses genomas recentemente descobertos vários genes considerados exclusivos de eucariotos. Esse novo filo “bagunçou” a árvore da vida, sugerindo que nós, eucariotos, somos fruto da evolução de uma célula arqueana que fagocitou uma bactéria.

Diversos grupos de pesquisa ao redor do globo vêm se dedicando a essas abordagens e milhares de novos genomas de microrganismos e vírus estão sendo recuperados de amostras disponíveis em bases de dados públicas, elucidando importantes questões científicas. Porém, os desafios são grandes. É necessário um grande poder computacional e habilidades de programação para analisar volumes tão grandes de dados em tempo hábil. Só para se ter ideia, o sequenciamento de uma amostra metagenômica pode gerar um arquivo texto (composto apenas por “A”, T”, “C” e “G”, os nucleotídeos que constituem o DNA) de mais de 50 Gigabytes! As novas tecnologias e abordagens estão revolucionando a forma como estudamos a vida de maneira muito rápida, trazendo a possibilidade de fazer novas perguntas e avançar ainda mais na nossa compreensão da natureza, da diversidade da vida e do fazer científico.

Pedro Milet Meirelles 

Instituto de Biologia da UFBA

Figura de Capa: Representação do Deus nórdico Loki, que inspirou a nomeação de um grupo de microrganismos que podem fornecer pistas sobre nossa origem evolutiva (Fonte: https://norse-mythology.org/gods-and-creatures/the-aesir-gods-and-goddesses/loki/).

Para Saber mais:

Anantharaman, K., Brown, C. T., Hug, L. A., Sharon, I., Castelle, C. J., Probst, A. J., et al. (2016). Thousands of microbial genomes shed light on interconnected biogeochemical processes in an aquifer system. Nat. Commun. 7, 13219. doi:10.1038/ncomms13219. (https://www.nature.com/articles/ncomms13219)

Brown, C. T., Hug, L. A., Thomas, B. C., Sharon, I., Castelle, C. J., Singh, A., et al. (2015). Unusual biology across a group comprising more than 15% of domain Bacteria. Nature 523, 208–211. doi:10.1038/nature14486. (https://www.nature.com/articles/nature14486)

Handelsman, J., Rondon, M. R., Brady, S. F., Clardy, J., and Goodman, R. M. (1998). Molecular biological access to the chemistry of unknown soil microbes: a new frontier for natural products. Chem Biol 5, R245–9. (https://www.cell.com/cell-chemical-biology/pdf/S1074-5521(98)90108-9.pdf)

Parks, D. H., Rinke, C., Chuvochina, M., Chaumeil, P.-A., Woodcroft, B. J., Evans, P. N., et al. (2017). Recovery of nearly 8,000 metagenome-assembled genomes substantially expands the tree of life. Nat. Microbiol. 903, 1–10. doi:10.1038/s41564-017-0012-7. (https://www.nature.com/articles/s41564-017-0012-7)

Roux, S., Brum, J. R., Dutilh, B. E., Sunagawa, S., Duhaime, M. B., Loy, A., et al. (2016). Ecogenomics and potential biogeochemical impacts of globally abundant ocean viruses. Nature 537, 689–693. doi:10.1038/nature19366. (https://www.nature.com/articles/nature19366)

Spang, A., Saw, J. H., Jørgensen, S. L., Zaremba-Niedzwiedzka, K., Martijn, J., Lind, A. E., et al. (2015). Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes. Nature 521, 173–179. doi:10.1038/nature14447. (https://www.nature.com/articles/nature14447)