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Inovação responsável como desafio das democracias contemporâneas

Um dos principais desafios das sociedades contemporâneas é a gestão responsável da pesquisa e inovação, que podem mudar nossas vidas de maneiras importantes. Como a governança da pesquisa e inovação pode ser feita de modo a gerar mudanças responsáveis dos nossos modos de vida?

Um dos principais desafios das sociedades contemporâneas é a gestão responsável da pesquisa e inovação. Por gerar novos modos de vida em sociedade, a pesquisa e a inovação devem ter uma governança responsável. Afinal, a compreensão das relações entre ciências, tecnologias, sociedades e ambientes leva a um entendimento de que ciências e tecnologias não são constituídas apenas tecnicamente, mas também social e politicamente. De um lado, determinantes sociopolíticos afetam os caminhos das ciências e tecnologias; de outro, estas últimas levam a outros modos de existência social e política, como nosso tempo presente mostra com clareza. Embora frequentemente vistas como meios de controlar a natureza, há um outro lado nas ciências e tecnologias: elas podem, paradoxalmente, aumentar nossos sentimentos de incerteza e ignorância. Isso porque podem ter impactos não-previstos, potencialmente prejudiciais, assim como capazes de transformar nossos modos de vida.

É necessária fundamentação teórica para a compreensão da pesquisa e inovação responsáveis. Na postagem de hoje, discuto uma proposta para tal fundamentação, elaborada por Jack Stilgoe, Richard Owen e Phil Macnaghten, em artigo influente (1165 citações no Google Scholar®) publicado há seis anos no periódico Research Policy. Esta fundamentação se baseia em quatro dimensões integradas da inovação responsável: antecipação, reflexividade, inclusão e responsividade.

Na segunda metade do século XX, o poder das tecnologias relacionadas (frequentemente de maneiras complexas) com as ciências, sua capacidade de mudar nossas vidas, seus potenciais crescentes de produzir tanto benefícios quanto riscos, ampliaram os debates sobre as responsabilidades de cientistas (e de outros agentes de inovação, por exemplo, órgãos de fomento à pesquisa e corporações) para além de abordagens anteriores. No caso dos cientistas, esses debates colocaram em xeque visões convencionais que tendem a ver as ciências apenas como emancipatórias (podendo perder de vista os riscos ou a distribuição desigual dos benefícios da pesquisa) e os cientistas como autônomos em suas decisões (podendo negligenciar determinantes como os valores e interesses dos cientistas e de seus financiadores). A resposta de parte da comunidade científica tem sido resistir a essas tendências e buscar preservar um ideal de autonomia nas decisões sobre a pesquisa. Mas parte da comunidade científica abraçou uma discussão sobre a responsabilidade dos cientistas que vai além do reconhecimento e da negociação sobre condutas responsáveis em seus papeis profissionais.

Essas visões ampliadas sobre a responsabilidade dos cientistas podem ser expressas em termos de três formas de responsabilidade: responsabilidade 1.0 – integridade e produção de conhecimento confiável; responsabilidade 2.0 – ciência para a sociedade; responsabilidade 3.0: ciência com e para a sociedade. Pesquisa e inovação responsáveis se vinculam à responsabilidade 3.0. Esta forma de responsabilidade parece mais capaz de produzir, para fazer referência a um livro muito interessante organizado por Boaventura de Sousa Santos, um conhecimento prudente para uma vida decente.

O que é inovação responsável

Inovação responsável significa, para Stilgoe e colaboradores, “cuidar do futuro através da gestão coletiva da ciência e da inovação no presente”. Ela deve ser responsiva a um conjunto de questionamentos importantes em debates públicos sobre novas áreas científicas e tecnológicas, que são tipicamente colocados para cientistas ou que o público gostaria que os cientistas se perguntassem. A Tabela 1 sumaria essas questões, conforme sistematizadas por Macnaghten e Chilvers em termos de sua relação com produtos, processos ou propósitos da inovação, a partir de 17 debates públicos sobre ciência e tecnologia no Reino Unido. Considerar esses questionamentos é um importante passo para ir além de uma governança da ciência e inovação convencional, que foca sobre questões de produtos apenas, obscurecendo áreas de incerteza e ignorância acerca tanto dos riscos quanto dos benefícios. A inovação responsável pode ser entendida como uma maneira de incorporar a deliberação sobre essas questões no próprio processo de inovação.

Tabela 1: Linhas de questionamento sobre inovação responsável

Questões sobre produtos Questões sobre processos Questões sobre propósitos
Como riscos e benefícios serão distribuídos? Como padrões devem ser desenhados e aplicados? Por que os cientistas estão fazendo isso?
Que outros impactos podemos antecipar? Como riscos e benefícios devem ser definidos e mensurados? Essas motivações são transparentes e em prol do interesse público?
Como esses impactos poderiam mudar no futuro? Quem está no controle? Quem se beneficiará?
O que não sabemos a respeito? Quem está participando? O que eles irão ganhar?
O que não poderíamos jamais saber a respeito? Quem assumirá a responsabilidade se as coisas derem errado? Quais são as alternativas?
  Como podemos saber se estamos certos?  

Para cientistas que abraçam tal visão ampliada de suas responsabilidades, são muitos os desafios, em especial quando não temos formação para lidar com vários aspectos consideravelmente complexos de uma ciência que é feita com e para a sociedade. Por isso, fundamentações como aquela proposta por Stilgoe e colaboradores são muito úteis. Um avanço importante incorporado nessa proposta é não focar apenas nos produtos da ciência e inovação, ou apenas nos riscos e prejuízos de tais produtos. Assim, busca-se ir além de regulamentações baseadas no risco dos produtos da inovação, embora sem deixar de lado esse aspecto. As ciências e tecnologias tipicamente transbordam para além das fronteiras dos marcos regulatórios existentes, bem como para além de nossa capacidade de pensar riscos e benefícios a partir de nossas experiências passadas. Precisamos de mais do que uma abordagem retrospectiva da responsabilidade, na medida em que, na inovação, o passado e o presente podem não oferecer uma orientação razoável para o futuro.

Como comentam Michel Callon, Pierre Lascoumes and Yannick Barthe, necessitamos de novos “fóruns híbridos” que enriqueçam e expandam nossas democracias, tornando-as mais capazes de absorver debates e controvérsias em torno de ciência e tecnologia. Essas controvérsias mostram que preocupações públicas não podem limitar-se aos riscos dos produtos da inovação, mas devem estender-se para os propósitos e as motivações da pesquisa, as direções da inovação, a emergência de novos sistemas sociotécnicos, a distribuição dos benefícios, entre muitos outros aspectos. Deve-se, assim, passar de uma regulamentação baseada apenas no risco para dimensões de responsabilidade orientadas para o futuro, marcadas pelo cuidado e pela responsabilidade com nossas vidas coletivas e com o planeta, com maior potencial de acomodar a incerteza e de promover reflexões sobre valores, propósitos, justiça.

Trata-se de buscar, numa palavra, uma nova governança científica, ou, dito em outras palavras, um novo contrato social entre ciência e público. Para tanto, é preciso abrir novos espaços de diálogo público sobre ciência e inovação. A pesquisa e inovação responsáveis devem trafegar por esses espaços de diálogo público, buscando produzir conhecimento com e para a sociedade. Os quatro pilares da proposta de Stilgoe e colaboradores – antecipação, reflexividade, inclusão e responsividade – fornecem bússolas muito úteis para cientistas que se põem a navegar no espaço entre pesquisa e implementação. Estes cientistas não devem manter suas práticas científicas como antes, porque, tudo o mais sendo igual, não fornecerão orientações e procedimentos suficientemente robustos e confiáveis para a prática transdisciplinar que a responsabilidade 3.0 demanda. Trata-se de reconfigurar nossas práticas para conseguir prosseguir nessa navegação. Como? Uma contribuição relevante para respondermos a essa pergunta pode ser dada a partir dos quatro pilares citados, que fornecem uma moldura teórico-prática para colocar e discutir os questionamentos na Tabela 1.

Mas antes de dedicar-me a tratar desses pilares, cabe uma palavra sobre o uso do adjetivo “responsável”, na medida em que pode sugerir alguma acusação a colegas na comunidade científica que seriam supostamente “irresponsáveis”. Essa inferência não procede, contudo, porque ela erra no foco de análise. O que está em foco são responsabilidades políticas coletivas, ou corresponsabilidades, de cientistas, financiadores da pesquisa, inovadores e outros, e não alguma forma de responsabilidade individual. Não são esses diversos atores que poderiam ser, individualmente, acusados de irresponsabilidade. Tratam-se, antes, de sistemas complexos e acoplados de ciência e inovação que criam o que Ulrich Beck chamou de “irresponsabilidade organizada”. Tratam-se de aspectos de tais sistemas que levam a quatro categorias de inovação irresponsável identificadas por René von Schomberg, que incluem, por exemplo, a negligência de princípios éticos e a falta de precaução e prevenção. Não se trata, então, de diagnosticar responsabilidades ou irresponsabilidades em cientistas individuais, mas de desenvolver sistemas que favoreçam escolhas responsáveis, no presente e no futuro, através da antecipação e da obtenção de conhecimentos sobre as possíveis consequências das ciências e tecnologias, assim como do desenvolvimento de capacidades de responder a tais consequências.

Pilares da inovação responsável

A primeira dimensão da inovação responsável identificada por Stilgoe e colaboradores é a antecipação. As implicações de novas tecnologias frequentemente não são previstas e análises baseadas em riscos costumam fracassar na tentativa de fornecer indicações precoces de seus efeitos futuros. A antecipação implica a colocação de questões da forma “e se…?” por pesquisadores e organizações, levando-os a considerar contingências, o que sabemos, o que é provável, o que é plausível, o que é possível. Ela permite gerar expectativas que servem não apenas para realizar previsão, mas também para moldar futuros possíveis e desejáveis, e organizar recursos para alcançar estes últimos. A participação é fundamental para uma prática de antecipação que aumente a resiliência dos processos de inovação e dos futuros desejados. Há uma tensão entre a previsão, que tende a reificar futuros particulares, e a participação, que tende a abrir possibilidades novas de antecipação. Entre os métodos que podem ser usados na antecipação, temos o planejamento de cenários (que devem ser plausíveis) e a avaliação de visões (vision assessment). Esses métodos se mostram mais eficientes com um engajamento público desde estágios precoces de um processo de inovação (o que tem sido denominado upstream public engagement). Este último aspecto é muito importante: processos antecipatórios devem ser bem situados no tempo, porque devem ser suficientemente precoces para que sejam construtivos e suficientemente tardios para que sejam significativos. Dessa maneira, eles criam maiores possibilidades de se compreender a dinâmica da promessa que molda cenários futuros.

A reflexividade é a segunda dimensão considerada por Stilgoe e colaboradores, que argumentam que responsabilidade requer esse atributo dos agentes e das organizações. É comum entre os cientistas a ideia de que a reflexividade significa a crítica mútua como princípio organizacional das ciências. De fato, este é um significado importante de reflexividade. Contudo, não é suficiente. É necessária reflexividade ao nível das práticas institucionais, o que significa analisar sistematicamente as próprias atividades, compromissos e suposições, mas também ter consciência dos limites do conhecimento (especialmente, considerando-se a complexidade dos sistemas naturais e a incerteza inerente ao nosso entendimento deles, seja qual for sua natureza, seja científico ou não), assim como de que um enquadramento particular de um problema pode não ter acordo de todas as partes interessadas. Para além da crítica profissional exercida pelos cientistas, a responsabilidade torna a reflexividade um assunto público, que deve envolver não somente laboratórios, mas também órgãos de fomento e regulação, partes interessadas, o público e outros agentes e instituições envolvidas na governança da ciência e inovação. Os órgãos de fomento, por exemplo, devem ter a responsabilidade não somente de refletir sobre seus próprios sistemas de valores, mas também de fomentar a capacidade reflexiva nas práticas de ciência e inovação. Entre os métodos que podem promover reflexividade, temos, por exemplo, a elaboração de códigos de conduta e práticas de reflexão dentro dos laboratórios, acerca do contexto socio-ético do trabalho científico, envolvendo frequentemente participação de cientistas sociais e filósofos.

Um terceiro pilar é a inclusão de novas vozes na governança da ciência e inovação, como parte da construção de legitimidade. Entre os processos de diálogo público utilizados com esse propósito, temos conferências de cidadãos (consensus conferences), júris de cidadãos, mapeamento deliberativo, votação deliberativa, assim como oficinas participativas e grupos focais, parcerias de múltiplas partes interessadas, inclusão de membros do público em comitês científicos consultivos e outros mecanismos híbridos que tentam diversificar as contribuições para a governança da ciência e inovação. Ao comprometer-se com a inclusão em tal governança, não se deve perder de vista uma série de aspectos, por exemplo, o de que processos de inclusão implicam consideração de questões relativas ao poder. Eles suscitam, por exemplo, preocupações quanto a efeitos de enquadramento (framing effects) que podem fazer com que processos de diálogo reforcem relações preexistentes de poder profissional e modelos do público baseados em déficit (por exemplo, em sua compreensão do que está em pauta nos debates sobre ciência e inovação). Além disso, a variabilidade das práticas de governança inclusiva e de seus impactos sobre políticas públicas tem levado, por exemplo, a críticas e demandas de maior clareza quanto aos métodos de participação, aos propósitos de seu uso e aos critérios para sua avaliação. Contudo, ao tecer tais críticas, deve-se ter o cuidado, ao exigir que sejam satisfeitos princípios ideais, de não perder de vista variedades de engajamento que são menos do que perfeitas, mas, ainda assim, são de alguma maneira boas. Tampouco se deve negligenciar a natureza dos processos participativos como modalidades de experimentação coletiva e em andamento.

Ademais, critérios de qualidade do diálogo público têm sido desenvolvidos e podem ser empregados para avaliar processos participativos. Callon e colaboradores, por exemplo, propõem três critérios: intensidade – quão cedo membros do público são consultados e quanta atenção é dada à composição do grupo de discussão; abertura – quão diverso é o grupo e quem está representado; e qualidade – a seriedade e continuidade da discussão. Deve haver espaço, também, para que público e partes interessadas questionem o próprio enquadramento do diálogo e os processos de participação, e não somente os problemas e as soluções particulares postas em discussão. Tomados os devidos cuidados, processos de engajamento público na governança da ciência e inovação podem ser considerados legítimos, especialmente se seus objetivos forem modestos e se as suposições e os compromissos subjacentes a eles estiverem, eles próprios, abertos ao escrutínio público.

Por fim, a responsividade é um quarto pilar da ciência e inovação responsáveis. A inovação responsável demanda a capacidade de mudança em resposta às contribuições, aos valores, às expectativas do público e das partes interessadas, bem como em resposta a circunstâncias mutáveis e à insuficiência do conhecimento e do controle. Há vários mecanismos que tornam a inovação responsiva aos demais pilares considerados por Stilgoe e colaboradores, antecipação, reflexividade e inclusão. Por exemplo, aplicação do princípio da precaução, de moratórias (por exemplo, de uso de uma inovação antes de uma melhor compreensão de suas implicações) e de códigos de conduta pode ser apropriada num conjunto de casos. O emprego de design sensível a valores pode ser útil em outros casos, por criar a possibilidade de incorporar determinados valores éticos nas tecnologias.

A promoção da diversidade na gestão da ciência e da inovação é outro elemento importante da responsividade. Isso requer a análise de tensões e mecanismos de governança dentro dos processos de financiamento da pesquisa, de garantia de propriedade intelectual e de estabelecimento de padrões tecnológicos, que frequentemente fecham a inovação de determinadas maneiras, em vez de abri-lo à participação diversa. Entre os fatores que podem aumentar a responsividade institucional, temos: uma cultura de política científica deliberativa; ênfase sobre aprendizagem reflexiva e sobre a própria responsividade; cultura organizacional aberta, enfatizando inovação, criatividade, interdisciplinaridade, experimentação e coragem de assumir riscos; compromisso com engajamento e interesse públicos. Todos esses aspectos têm importância na busca por superar uma “lógica de não-responsividade” que tem sido frequente na governança da ciência e inovação, especialmente quando pesquisa e desenvolvimento são vinculadas ao crescimento econômico sem um questionamento de “qual pesquisa” e “qual desenvolvimento” seriam desejáveis.

Por fim, devemos considerar que esses pilares não devem ser vistos separadamente, mas integrados e incorporados na governança da ciência e inovação. Eles devem, ademais, ser apropriadamente conectados a culturas e práticas de governança. As dimensões acima podem se reforçar mutuamente: por exemplo, maior reflexividade tende a promover maior inclusão, e vice-versa. Contudo, eles também podem estar em tensão e gerar conflitos: por exemplo, antecipação pode gerar maior participação, mas também pode sofrer resistência da parte de cientistas que buscam defender sua autonomia, ou seus compromissos prévios com determinadas trajetórias de inovação. Trazer à tona tais tensões e, assim, colocá-las em negociação são passos importantes para tornar responsiva a inovação responsável. Trata-se, em suma, de integrar as dimensões e estratégias para inovação responsável numa abordagem de governança coerente e legítima, explorando o que conta como inovação responsável no nível macro das políticas públicas, no nível micro do laboratório de pesquisa e no nível meso das estruturas e práticas institucionais que conectam os níveis precedentes.

Uma estratégia que permite trabalhar de modo integrado com dimensões da inovação responsável é a chamado stage-gating, um mecanismo bem estabelecido de desenvolvimento de novos produtos, que divide o processo de pesquisa e desenvolvimento em estágios discretos, separados por pontos de decisão, nos quais a progressão ao longo dos estágios se baseia no cumprimento de determinados critérios. Convencionalmente, esses critérios são baseados em considerações técnicas e de potencial mercadológico. Contudo, o processo de stage-gating pode ser adaptado para incluir critérios de inovação responsável.

Para um projeto de geo-engenharia, Stilgoe e colaboradores usaram os seguintes critérios para decisão sobre cada estágio do processo de pesquisa e desenvolvimento: 1. Riscos identificados, gerenciados e tornados aceitáveis (dimensão: reflexividade); 2. Compatibilidade com regulamentações relevantes (dimensão: reflexividade); 3. Comunicação clara da natureza e dos propósitos do projeto (dimensão: reflexividade, inclusão); 4. Aplicações e impactos descritos e mecanismos colocados em ação para revisão a seu respeito (dimensão: antecipação, reflexividade); 5. Mecanismos para compreender visões do público e de partes interessadas identificados (dimensão: inclusão, reflexividade). Um painel independente de avaliação do projeto tomou decisões, então, acerca da progressão ao longo dos estágios. Os critérios de decisão nos estágios 1 e 2 não estão relacionados a uma noção orientada para o futuro, prospectiva de responsabilidade, enquanto os critérios 3-5 se ocupam de questões e impactos potenciais mais amplos, associados com enquadramento da pesquisa, abordagens de comunicação, relações com diálogo público e problemas relacionados a desdobramentos futuros.

O processo de stage-gating como um todo correspondeu a uma prática de responsividade, com um grau relevante de reflexividade institucional. As ambições eram apropriadamente modestas. O processo aumentou a abertura da discussão sobre governança de ciência e inovação no contexto complexo de um projeto de geo-engenharia, trazendo à tona tensões, enquadramentos, suposições implícitas, aspectos contestados, valores e compromissos. Ele permitiu, ainda, que os cientistas e membros do painel independente e do órgão de fomento antecipassem impactos, aplicações e problemas previamente não explorados. Ao longo do processo, surgiram evidências de uma cultura de pesquisa e inovação mais reflexiva e deliberativa.

Esta experiência sugere a pertinência de investigar a aplicabilidade de processos de stage-gating para o uso integrado de dimensões de inovação responsável – antecipação, reflexividade, inclusão e responsividade – em iniciativas que não se vinculam a tecnologias emergentes, a exemplo da geo-engenharia, mas a outros processos inovadores que demandam diálogo público e responsabilidade na realização de pesquisa e inovação para e com a sociedade. Nós estamos iniciando a exploração, por exemplo, dessas dimensões da inovação responsável e do processo de stage-gating em processo de criação de unidades de conservação. Esta decisão é um resultado de uma compreensão de que novas práticas são necessárias para que naveguemos no espaço de pesquisa e implementação com a devida prudência e responsabilidade social. Não se trata, contudo, de aplicar alguma moldura teórica como se fosse uma resposta pronta de governança, mas antes como um espaço de construção fértil de uma abordagem de pesquisa e inovação responsáveis, que possa promover aprendizagem social e potencializar a agência coletiva de uma diversidade de partes interessadas.

 

Charbel N. El-Hani

Instituto de Biologia/UFBA

 

PARA SABER MAIS:

Callon, M., Lascoumes, P. & Barthe, Y. (2009). Acting in an Uncertain World: An Essay on Technical Democracy. Cambridge, MA: MIT Press.

Irwin, A. (2006). The politics of talk: coming to terms with the ‘new’ scientific governance. Social Studies of Science 36: 299–330.

Irwin, A., Jensen, T. & Jones, K. (2013). The good, the bad and the perfect: criticizing engagement practice. Social Studies of Science 43: 118–135.

Macnaghten, P. & Chilvers, J. (2013). The future of science governance: publics,policies, practices. Environment and Planning C: Politics and Space 32: 530-548.

Owen, R., Bessant, J. & Heintz, M. (Eds.). (2013). Responsible Innovation: Managing the Responsible Emergence of Science and Innovation in Society. London: Wiley.

Stilgoe, J., Owen, R. & Macnaghten, P. (2013). Developing a framework for responsible innovation. Research Policy 42

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O bebê Yoda e a ciência da fofura

Provavelmente, apenas os Wampas escondidos nas cavernas do isolado planeta Hoth ainda não viram a fofura que tomou conta das redes nas últimas semanas: um bebê da mesma espécie do personagem Yoda da saga Star Wars. A série na qual o personagem aparece ainda não estreou no Brasil, mas os memes já chegaram por aqui. O rostinho do personagem –apelidado de bebê Yoda por falta de um nome mais apropriado– despertou os instintos maternais e paternais de fãs da série e outros desavisados que viram a fofura por aí. Mas por que os olhos grandes, o nariz pequeno e o rosto rechonchudo do personagem causam esse sentimento? Continue Lendo “O bebê Yoda e a ciência da fofura”

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Ecologia da resistência

A resistência a antibióticos é um problema global que vem se acentuando a cada ano. Como a compreensão sobre a ecologia dos mecanismos de resistência pode nos auxiliar no combate a este problema?

Há um tempo postei aqui no Darwinianas um texto que ilustrou alguns experimentos que “flagraram” a evolução em tempo real. Em um destes experimentos foi utilizada um gradiente de concentração de antibióticos (menos antibióticos nas bordas das placas e mais no centro) para verificar se as bactérias se adaptariam a essas crescentes quantidades de antibióticos ao longo do tempo. Foi observado que sim e vimos que, através de eventos raros de mutação, as bactérias podem adquirir resistência a esses compostos tóxicos. Resumindo, vimos que os antibióticos são importantes agentes para a evolução, mas qual será a importância ecológica deles em comunidades naturais de microrganismos? Como esse conhecimento pode ser útil para solução de um dos grandes problemas de saúde que acometem a humanidade e pode se intensificar em um futuro próximo? No post de hoje exploraremos um pouco mais esse tópico.

Os antibióticos são substâncias produzidas naturalmente por microrganismos, bactérias e fungos na maioria das vezes. O primeiro antibiótico a ser descoberto foi a ampicilina. Alexander Fleming, em 1928, ao retornar de suas férias notou que placas de culturas de estafilococos (bactérias do gênero Staphylococcus), esquecidas por ele na bancada, estavam contaminadas por um fungo (Penicillium chrysogenum). Nessas placas, ele notou uma “zona” próxima aos fungos onde as bactérias não cresciam. Essas zonas são hoje chamadas de halos de inibição em testes chamados antibiogramas (Figura 1).

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Figura 1: Teste de susceptibilidade indicando a ação mais forte ou mais fraca, proporcionalmente ao tamanho do halo circundante aos discos de difusão, que são pedacinhos de papel embebidos com diferentes antibióticos ou com diferentes concentrações de um determinado tipo de antibiótico (Fonte da fotografia: https://kasvi.com.br/superbacterias-testes-de-sensibilidade/).

Os antibióticos podem agir matando diretamente microrganismos ou fazendo com que o crescimento de suas populações pare e com o tempo eles morram (ou, em casos de infecção, o sistema imune consiga erradicar as células infecciosas). Existem vários mecanismos moleculares relacionados com a ação dos antibióticos. Cada classe de antibiótico tem um mecanismo específico. Você pode estar se perguntando: “mas… e por que os fungos (ou as bactérias) que os produzem também não morrem?”. As células que produzem este “veneno” devem ser capazes de se proteger dele. Esses mecanismos de resistência são variados e as informações necessárias para produzi-los estão contidas no DNA, razão pela qual chamamos os genes em questão de Genes de Resistência a Antimicrobianos (GRA). Em ambiente natural os antibióticos são utilizados como armas na “guerra” pela sobrevivência e por recursos (alimentos e espaço) e é uma vantagem adaptativa muito grande ter a capacidade de produzi-los e/ou de proteger-se deles no mundo dos microrganismos. Apesar de ocorrerem naturalmente e a muitos sua origem ser muito antiga (ver abaixo), conhecemos os genes de resistência (ou bactérias resistentes, ou super-resistentes), pois tem sido um crescente problema de saúde mundial.

A resistência a antibióticos é tida como uma das maiores ameaças globais à saúde, à segurança dos alimentos e ao desenvolvimento pela Organização Mundial de Saúde. Estima-se que 700 mil pessoas morram por ano decorrentes de infecções graves por bactérias resistentes a antibióticos. Além desse fato alarmante, é importante mencionar que doenças como pneumonia, tuberculose e gonorreia estão se tornando cada vez mais difíceis de tratar. Isso faz com que o tempo de internação, os custos e a mortalidade decorrente dessas infecções aumentem. A uma altura dessas você deve estar preocupado, se perguntando o que pode estar causando este aumento e como podemos evitar casos como esses, certo? Uma das mais importantes causas do aumento crescente de bactérias super-resistentes (bactérias que têm resistência a múltiplos antibióticos), é o mal-uso ou abuso de antibióticos. Isso acontece porque as bactérias podem adquirir os genes de resistência de outras bactérias e os antibióticos, caso sejam administrados incorreta e excessivamente, a seleção natural agirá sobre as populações e manterá as bactérias que contêm arsenais de defesa contra os antibióticos. A resistência se propaga nas populações humanas e nos ambientes. Outras fontes importantes de genes de resistência a antibióticos são criatórios intensivos de animais que administram doses altas dessas drogas, selecionando microrganismos resistentes nos próprios animais, nos solos e na água destes locais.

Para entender melhor como estes genes estão distribuídos no ambiente e se podemos identificar uma fonte mais provável desses genes, diversos pesquisadores têm estudado as comunidades microbianas de ambientes naturais e ambientes com alta pressão humana. Os estudos apontam que locais onde há fortes pressões antrópicas, como, por exemplo, esgotos domésticos, hospitalares ou resíduos de indústrias farmacêuticas, têm maior abundância e diversidade de genes de resistência. Como visto acima, a seleção natural age eliminando os microrganismos que não podem se proteger dos antibióticos e selecionando os que podem, fazendo com que os mesmos sejam mais abundantes. Muitos desses estudos utilizam abordagens metagenômicas, ou seja, o sequenciamento do DNA ambiental (ver esse post aqui onde expliquei resumidamente o que é metagenômica). Alguns estudos apontam que os mecanismos de resistência são extremamente antigos e surgiram há aproximadamente 2 bilhões de anos. Mesmo sendo mais abundantes em ambientes sob maior pressão antrópica, os genes de resistência a antibióticos foram encontrados em ambientes tidos como pristinos, por exemplo, em solos da Antártica e do Alasca, em cavernas isoladas e em solos permafrost (que são solos congelados no hemisfério norte, para saber mais, ver esse post aqui) de mais de 30 mil anos de idade. É importante chamar a atenção de que a presença desses genes de resistência a antibióticos nos ambientes naturais é uma questão se sobrevivência e adaptação dos microrganismos. Não devemos temer isso. O perigo para o ser humano e outros animais é quando esses mecanismos de resistência são “movidos” (em termos genéticos, isso ocorre literalmente) para patógenos. Isso acontece, pois as bactérias tem a capacidade de poder “aproveitar” diretamente o DNA disponível no ambiente, oriundo de células mortas, ou podem trocar pedaços do seu DNA diretamente com outras células. No primeiro caso chamamos esse processo de transformação, no segundo de conjugação. Além disso as bactérias podem ser infectadas por vírus, que são chamados de bacteriófagos, esses muitas vezes carregam pedaços de DNA que contem genes de resistência. O processo pelo qual um microrganismo recebe um fragmento de DNA de outra célula, de um vírus ou do ambiente é chamado de transferência horizontal de genes. Este mecanismo é muito importante para a evolução e ecologia das bactérias.

O entendimento de que as comunidades microbianas naturais podem ser uma fonte diversa para os mecanismos de resistência a antibióticos pode ser uma saída para este grave problema que acomete a humanidade. A partir do próprio ambiente podemos encontrar soluções para esses problemas. Entender que a resistência a antibióticos está num contexto de Saúde Única (em inglês One Health, que engloba aspectos humanos, de animais e ambientes) e deve ser enfrentado de uma maneira holística, é uma grande oportunidade para a descoberta de novas drogas e tratamentos alternativos.

 

Pedro Milet Meirelles

Laboratório de Bioinformática e Ecologia Microbiana

Instituto de Biologia da UFBA

meirelleslab.org

 

Para Saber mais:

Pal, C., Bengtsson-Palme, J., Kristiansson, E. and Larsson, D.J., 2016. The structure and diversity of human, animal and environmental resistomes. Microbiome4(1), p.54.

Van Goethem, M.W., Pierneef, R., Bezuidt, O.K., Van De Peer, Y., Cowan, D.A. and Makhalanyane, T.P., 2018. A reservoir of ‘historical’antibiotic resistance genes in remote pristine Antarctic soils. Microbiome6(1), p.40.

Surette, M.D. and Wright, G.D., 2017. Lessons from the environmental antibiotic resistome. Annual review of microbiology71, pp.309-329.

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O despropósito da evolução

Mentes e corpos mecânicos poderiam produzir as paisagens ecológicas luxuriantes que hoje se extinguem lentamente, ou teríamos que ter algo mais criativo na origem e manutenção de uma duradoura organização biológica?

É certo que ainda temos fauna e flora luxuriantes. Apesar desta riqueza real, paira sobre este luxo uma sombra. Uma dúvida aflige aqueles que contemplam a beleza de uma ecologia tão em si mesma entrelaçada, aqueles que percebem a sutileza do delicado arranjo entre predadores, presas, parasitas, hospedeiros, comensais, simbiontes. Uma incerteza sobre a continuidade desta beleza atinge aqueles que tem sensibilidade aguçada para entender a raridade, e mesmo a singularidade deste arranjo ecológico que se tece apenas em milhares de milhões de anos, incerteza face à escalada de crimes ambientais que vivemos aqui e agora, com incêndios na amazônia, óleo lançado às toneladas ao mar aberto, exploração desenfreada de minérios gerando passivos ambientais impagáveis, e impunes. Não deixa de ser curioso pensar que nossa mesma sociedade, ultimamente tão fissurada pela busca de punições para crimes de corrupção, seja ela mesma assim tão permissiva com crimes ambientais hediondos, que têm consequências muito mais devastadoras para a vida como a conhecemos, ou como a queremos.

Darwin era uma destas almas sensíveis que se admirava com a beleza do delicado equilíbrio ecológico. Mais que admirar, ele buscou explicar esta fina relojoaria, esta adaptação minuciosa das espécies umas às outras, e ao ambiente, na ausência de um Deus criador. Sua explicação, como a conhecemos hoje, colocava no acaso a razão de ser desta delicada máquina que constitui o organismo vivo. Deus foi substituído pelos dados, por um jogo de azar no qual vez por outra temos uma boa cartada nas mãos, ou seja, por mutações genéticas que vez por outra são benfazejas, ou seja, são selecionadas pelo ambiente. Assim seria que vez por outra nasce uma ave mutante com um bico mais comprido e afilado, que lhe dá vantagem na obtenção de suas presas escondidas em frestas de troncos e rochas. De onde viria este delicado acoplamento entre o bico, comprido e fino, e sua função (obter presas escondidas em frestas)? Viria do acaso de mutações aleatórias, e não de um Deus benfazejo. Agora, quero que notem um detalhe que ficou obscurecido nesta troca de Deus pelo acaso. Quando imbuídos de uma visão religiosa, interpretamos este acoplamento entre os organismos e o ambiente, entre a forma do bico e sua função, interpretamos todo este delicado entrelaçamento da natureza sobre si mesma como fruto de um plano divino, superior, e neste caso o propósito da vida reside no próprio Deus. O sentido da vida seria louvar ao Criador.

Quando o Deus é substituído pelo acaso, na versão Darwiniana que conhecemos, o que acontece com o sentido da vida? Alguns poderiam responder simplesmente que a vida deixou de ter sentido, que os organismos desconhecem qualquer propósito ou intenção interna a eles, visto que apenas o acaso e a seleção natural externa seriam a fonte de sua delicada organização. Assim, a ligação entre as várias espécies de seres vivos, e mesmo sua ligação com o mundo não vivo, a razão de ser do bico da ave, comprido e afilado, sua função, não estaria na ave em si. A ave apenas funcionaria como um robô inconsciente, uma máquina instintiva que repete automaticamente ações das quais ela mesma desconhece o objetivo. Claro, os seres humanos seriam especiais, eles teriam a cultura, que os permitiria despertar deste sono eterno, desta ignorância bestial de espécies sub-humanas. Animais não humanos seriam como que zumbis, que agem sem saber o porquê. Sua razão de ser não está em si, mas no ambiente que selecionou mutantes aleatórios. Animais têm a forma que têm porque no seu passado evolutivo esta forma lhes foi útil, e não porque hoje ela lhes seria útil, ou porque tenham assim eles mesmo planejado esta utilidade.

Colocado assim, desta forma nua e crua, parece um pouco assustador, não? Nossos cães e gatos, vacas e ovelhas, todos zumbis, e apenas nós ali, isolados, com nossos propósitos e intenções reais, atuais, gerando soluções para o momento de hoje e para o nosso futuro planejado. Tamanho isolamento só dá mesmo para gerar roteiro de filme de terror barato. Mas não é que os zumbis não teriam propósito, apenas eles não saberiam o propósito que possuem. É como se tivessem e, ao mesmo tempo, não tivessem propósito. Confuso, não? Esclareço: nossos animais de estimação nos dariam a impressão de terem propósitos, intenções próprias, mas essa seria uma impressão falsa que caberia à ciência Darwiniana desfazer.

Isto que vocês devem estar sentindo agora, se consegui ser didático o suficiente em meu texto, é o que se chamou de um desencantamento do mundo. O mundo encantado, no qual todos vivem uns para os outros em uma harmonia pré-estabelecida por Deus, e portanto perfeita, este mundo foi substituído por um mundo de zumbis no qual apenas nós humanos podemos ver a luz no fim do túnel. Todos competem uns contra os outros, todos querem uns passar a perna nos outros, buscando tirar proveito do outro para melhorar sua aptidão e vencer no jogo da sobrevivência. Além de gerar um profundo desencanto, esta visão de mundo parece também um tanto quanto arrogante, não é mesmo? A humanidade veio para libertar os pobres zumbis de sua ignorância … mas tem algo de errado neste roteiro porque a humanidade está se comportando mais mesmo é como um exterminador do futuro.

Há muito o que se dizer sobre este estado desencantado do mundo Darwiniano. Primeiro, cabe ressalvar que o próprio Darwin não abraçou este desencanto de peito aberto. Jessica Riskin analisou em detalhe todas as versões de “A origem das espécies”, bem como uma vasta correspondência, e concluiu que Darwin oscilou entre uma visão na qual os animais são imbuídos de propósito, e outra na qual eles são seres passivos, zumbis sem intenções. Nas sucessivas versões de “A origem …”, Darwin oscilou entre uma visão mais Lamarckista na qual os variantes (os mutantes) surgem a partir das atividades espontâneas dos organismos, fruto de sua natural capacidade de ajuste (que serviria a propósitos internos), a uma visão mais parecida com a que temos dele hoje, na qual os variantes surgem por acaso e são selecionados. Assim seria equivocado dizermos que somos Darwinistas ao abraçarmos a zumbilândia como visão de mundo. Darwin, ele mesmo, não se decidiu a este respeito, e cortejou seriamente o principal componente do Lamarckismo: o de que há um motor interno aos organismos (uma motivação, um propósito) que direciona o processo evolutivo. O que houve foi que os neodarwinistas, e principalmente os arquitetos da Síntese Evolutiva Moderna dos anos 1950 (Weissman, Fisher, etc), decidiram por Darwin em favor da zumbilândia.

Outro ponto diz respeito ao alcance do desencanto. Alguns poderiam dizer que a metáfora dos zumbis só serviria para os comportamentos instintivos, que fazemos ‘sem pensar’. Mas os animais não seriam apenas máquinas instintivas: eles também aprenderiam, e seu comportamento aprendido seria consciente. O problema deste argumento é que o próprio processo de aprendizagem, segundo os behavioristas e mesmo os ciberneticistas (que usaram as leis de aprendizagem dos behavioristas para construirem robôs que aprendem), foi concebido como um processo de seleção natural. Como a aprendizagem funcionaria? Nosso sistema nervoso produziria comportamentos aleatórios e um deles, por acaso, seria benéfico para nós mesmos. Este processo de respostas aleatórias sendo selecionadas pelo seu efeito positivo para o organismo constituiria, em teoria, o que chamamos de aprendizagem. Agora vejam, o processo de aprendizagem, assim descrito, não é nada mais nem nada menos que uma réplica do processo de seleção natural ‘proposto por Darwin’, só que em uma escala de tempo diferente. Enquanto a aprendizagem ocorreria no tempo de vida de um indivíduo, a seleção natural ocorreria no tempo de evolução da espécie. Se é assim, a aprendizagem não introduziria propósitos na mente do indivíduo pelo mesmo motivo que a seleção natural não coloca na espécie propósitos próprios, voltados para a sobrevivência futura da espécie. Perceba: a seleção natural colocaria, na verdade, propósitos voltados para o passado da espécie, de modo que os animais de hoje seriam marionetes, ou zumbis, controlados a partir de seu passado evolutivo, que é este sim, ao final, sua razão de ser, seu criador. O mesmo valeria para nossos robôs: o propósito deles estaria em nós, seus criadores, e não neles próprios. Mesmo quando os robôs fossem capazes de aprendizagem, seríamos nós os tutores desta aprendizagem, os criadores das regras de aprendizagem. Assim, o desencanto de um mundo neodarwiniano não atinge apenas insetos e outras máquinas potencialmente instintivas: seu alcance é muito maior, e atinge também todos os animais que aprendem, pois a aprendizagem mimetiza a evolução.

A esta altura, você deve estar se perguntando: mas meu Deus do céu (com perdão do trocadilho): onde está o sentido da vida? Como faço para escapar da zumbilândia? Calma, lembre-se que os humanos podem estar de fora da zumbilândia, dada sua capacidade para a cultura. Embora para alguns isso possa ser suficientemente tranquilizador, para outros, a maioria, creio eu, a sensação de filme de terror barato permanece inalterada, e daí talvez decorra o sucesso deste gênero de filmes. Uma forma possível, e simples, de se escapar da zumbilândia, viria da constatação de que a seleção natural não é a única, nem a primeira, e talvez nem a principal fonte de adaptação. Percebam primeiramente que a zumbilândia invadiu esse mundo teórico por conta da dobradinha entre variação aleatória e seleção natural. Se estes dois processos são os principais responsáveis pela forma e pela mente dos seres vivos atuais, não há muito como fugir da zumbilândia. Mas e se outros processos forem também importantes?

Semana passada vimos aqui no Darwinianas, por exemplo, a importância da herança epigenética. A aptidão dos organismos ao ambiente seria fruto, em momentos críticos de sobrevivência, de informações advindas não dos genes (ou seja, de ancestrais mutações aleatórias), mas de epigenes, ou seja, seriam fruto do ambiente atual. Para além da epigenética, já sabemos há tempos da importância de outros fatores, como construção de nicho e herança ecológica, fatores em nada aleatórios, na evolução das espécies, fatores que introduzem uma participação ativa dos organismos no processo evolutivo. Temos também a evolução cultural, outro processo no qual variantes nada aleatórios são passados para as gerações futuras, processo esse, o cultural, que cada vez mais admitimos estar dirigindo a evolução de muitas espécies de animais não humanos.

Podemos também colocar de outra maneira a resposta a esta questão acerca da origem do propósito, das intenções, deste motor interno dos animais. Parece que o ponto fundamental seria saber se minhas intenções derivam de meu passado (se sou uma marionete do passado evolutivo) ou se elas derivam do momento atual e se projetam para meu futuro. Para um evolucionista a questão da origem é básica, e podemos responder a ele evolutivamente, seguindo as pegadas de um estudo recente de Denis Walsh e de Stuart Newman. Pensando na origem da vida, antes mesmo da evolução dos genes, ou seja, antes da possibilidade de existência de qualquer tipo de evolução neodarwiniana, já devia haver algo como um organismo, um organismo sem sistema de herança. Um bom motivo para isso seria que, para que algo se reproduza, esse algo deve antes de tudo existir: assim, a existência do organismo provavelmente surgiu antes de seu sistema de herança. A homeostase, esta capacidade do organismo de se defender das flutuações do ambiente, deve ter surgido antes dos genes. Se assim for, nós vivos, diferentemente dos zumbis, teríamos uma capacidade de ajuste, voltada para a sobrevivência, que antecederia toda e qualquer capacidade de evolução adaptativa. Este organismo primordial teria já um propósito, de sobrevivência básica, de permanência no mundo através de ajustes a mudanças ambientais, antes mesmo de poder ser controlado como uma marionete por seu inexistente passado evolutivo. A homeostase seria a plasticidade, esta capacidade de ajuste que indica a existência de uma meta a ser alcançada, de um alvo a ser defendido, um propósito para a existência, e esta capacidade não viria, no início, dos genes: ela seria uma propriedade emergente da organização original da matéria viva. O propósito seria uma propriedade original interna à matéria viva, ele não seria originalmente imposto à matéria passiva por fora, por pressões seletivas extrínsecas.

Temos assim esperança na existência de um mundo sem zumbis: talvez Darwin estivesse afinal justificado em ter dúvidas. Talvez a evolução seja um processo mais elaborado que a Síntese Evolutiva Moderna imaginou, um processo que permita, afinal, que a vida tenha ela mesma um sentido próprio. Talvez uma teoria evolutiva assim mais completa permita que deixemos de ser marionetes não só de deuses, mas que deixemos de ser marionetes também de nosso passado evolutivo ou ontogenético. Talvez uma teoria evolutiva mais completa permita que sejamos donos de nosso próprio nariz e capazes, afinal, de dar um sentido próprio a nossas próprias vidas.

 

Hilton F. Japyassú

Universidade Federal da Bahia

 

Para saber mais

Walsh, D.M. 2017. Chance caught on the wing. In: Huneman, P. & Walsh, DM. (2017). Challenging the modern synthesis: adaptation, development, and inheritance. Oxford: Oxford University Press.

Riskin, J. 2016. The restless clock: a history of the centuries-long argument over what makes living things tick. The University of Chicago Press.

Newman, S.A. 2017. Toward a Nonidealist Evolutionary Synthesis. In: Huneman, P. & Walsh, DM. (2017). Challenging the modern synthesis: adaptation, development, and inheritance. Oxford: Oxford University Press.

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Destaque

Fantasmas de Lamarck

A herança de caracteres adquiridos, por muito tempo uma ideia quase herética, hoje tem extenso apoio. Mas ao contrário do que pode parecer, isso não implica uma ressurreição das ideias de Lamarck.

Todos nós já ouvimos falar de Jean-Baptiste Lamarck, o naturalista francês que tem a duvidosa honra de ocupar as páginas iniciais de capítulos de livros-texto de biologia para ser usado como um exemplo do pensamento evolutivo “errado”. A figura recorrente é a das girafas que seriam, de acordo com o retrato de Lamarck feito nos livros, detentoras de um grande pescoço por constantemente se esforçarem para alcançar as folhas mais altas até que, eventualmente, essa modificação seria transmitida para suas proles, que já nasceriam de pescoços compridos. Lamarck seria, portanto, o proponente de que a evolução ocorre através da herança dos caracteres adquiridos.

Vamos reexaminar as ideias de Lamarck, considerando com mais atenção o contexto em que suas ideias foram originalmente apresentadas. Sugiro pensar em três grandes temas. Em primeiro lugar, Lamarck era um defensor da ideia de que as espécies sofrem transformações ao longo do tempo. O próprio Darwin reconheceu a importância de Lamarck como alguém que trouxe explicações naturais para a diversidade de formas de vida na terra. Em segundo lugar, Lamarck não via a herança dos caracteres adquiridos como único ou sequer principal processo de mudança evolutiva. Para ele, haveria um complexo processo de mudança ocorrendo, em que espécies ser tornariam progressivamente mais complexas, em grande parte em função de pressões do ambiente, que criariam necessidades que elas teriam que superar. Essa transformação rumo a uma maior complexidade se daria a partir de um suprimento de espécies “simples”, originadas por um processo de geração espontânea. Como todas as espécies estavam conectadas entre si através dessas transformações, Lamarck não acreditava que ocorressem extinções, apenas transformações. Em terceiro e último lugar, e talvez o mais conhecido, Lamarck achava que mudanças no uso e desuso de estruturas gerava modificações nos corpos que eram transmitidas à prole. O pescoço da girafa seria um exemplo.

Qual o status das ideias de Lamarck nos dias de hoje? A primeira ideia (as espécies se transformam) está viva e forte: temos múltiplas evidências de que as espécies não são fixas e mudam ao longo do tempo. A segunda ideia (a respeito da forma como se dá a mudança) foi fortemente rejeitada: não acreditamos que a origem da vida ocorra de modo recorrente, que haja uma tendência inexorável de aumento de complexidade, ou ainda que extinções não ocorram. Nossa visão de processos evolutivos é muito diferente daquela defendida por Lamarck. Por fim, chegamos à terceira ideia Lamarckiana: a da herança de caracteres adquiridos. Essa ideia teria sido originalmente refutada pelo embriologista alemão August Weissman (1834-1914), num notório experimento, ao menos aos olhos de gerações de livros didáticos: ele cortou as caudas de camundongos, cruzou-os, e observou que os filhotes da próxima geração sempre nasciam com caudas, independentemente de ela ter sido removida em seus pais. Dessa forma, Weissman afirmava ter rejeitado a herança de caracteres adquiridos. Os livros-texto de hoje repetem essa afirmação, desde a educação básica até o ensino superior. Causa estranheza, então, que a herança de caracteres adquiridos tenha sido defendida, por cientistas respeitáveis, até a primeira metade do século XX. Não teriam eles lidos Weismann? Como mostra o historiador da ciência Peter Bowler, Weismann foi lido e seu experimento descartado por envolver mutilação dos camundongos, e não os processos de mudanças de hábitos em resposta a pressões do ambiente que levavam, para os neolamarckistas de então, ao uso e desuso de determinadas estruturas e à herança de caracteres adquiridos. Como costuma ocorrer em muitos casos históricos como retratados por livros didáticos, o experimento que é apresentado como crucial não foi de fato tão crucial no contexto em que efetivamente ocorreu.

Eis que, nos dias de hoje, nossa posição sobre a herança de caracteres adquiridos mudou. Se por um lado não vemos camundongos com caudas mutiladas nascendo de mães com caudas similarmente mutiladas, há outros exemplos bem apoiados de herança de características adquiridas. Uma lista extensa foi compilada por Eva Jablonka e Marion Lamb em seu livro “Evolução em quatro dimensões”. Pulgas d’água adquirem espinhos quando expostas a predadores, e passam tais espinhos a sua prole; filhos de homens que começaram a fumar antes dos onze anos de idade têm filhos mais pesados do que aqueles que começaram a fumar mais tarde; netos de homens que tiveram alimentação excessiva na infância têm chances aumentadas de desenvolver diabetes (temas comentados aqui). Em todos esses casos, algum aspecto de como um indivíduo interagiu com o ambiente resultou numa alteração transmitida à prole.

Hoje em dia compreendemos melhor os mecanismos por trás de diferentes modos de herança não-genética. Uma classe em particular tem atraído intenso estudo, as modificações epigenéticas. Estas são definidas como mudanças que ocorrem no genoma, mas não envolvem alterações em sequências de DNA. Mecanismos de modificação epigenética incluem a adição ou remoção de “etiquetas químicas” das moléculas de DNA, que modulam a atividade associada a estas moléculas. Por exemplo, grupos metila (CH3), quando acrescentados a uma sequência de DNA, tipicamente reduzem a transcrição (isto é, a síntese de moléculas de RNA). Já o acréscimo de grupos de acetila (COCH3) às histonas, proteínas responsáveis pelo empacotamento do DNA em cromossomos, frequentemente levam a um aumento na taxa de transcrição. A incorporação desses grupos químicos é afetada por uma ampla gama de experiências de vida, envolvendo desde aquilo que comemos a até mesmo a ocorrência experiências traumáticas. Assim, o alimento ingerido pode gerar marcas no genoma que podem ser transmitidas à prole, influenciando a forma como seu genoma funciona. Eis um exemplo da herança de características adquiridas.

Há também outras formas de herança não-genética. Um mecanismo tratado anteriormente no Darwinianas diz respeito a pequenos vermes que habitam a genitália de besouros que, quando transmitidos à prole, alteram a forma como se dá o desenvolvimento desses animais. O contato do besouro com o verme altera aspectos fisiológicos, e essa alteração é transmitida à prole, através dos vermes.

Em conjunto, podemos dizer que a noção de que a herança de características adquiridas pode ocorrer e não é mais controversa. Diante dessas descobertas, um grande número de jornais e revistas rapidamente anunciam que, afinal de contas, Lamarck estava certo.

Será mesmo?

Como já tratamos anteriormente neste blog, ao comentar a extensa divulgação na mídia de que um filósofo muçulmano teria descoberto a teoria de Darwin mil anos antes do naturalista inglês, é fundamental analisarmos achados científicos em seu contexto, e inspecionarmos criticamente de que formas as contribuições de um cientista se sustentam.

Lamarck de fato incluiu a herança das características adquiridas no seu rol de mecanismos que levam a mudanças evolutivas. Mas, para ele, o papel da herança de características adquiridas era secundário. Mais do que isso, esta não era uma ideia original dele, e tampouco foi algo que ele defendeu com muito afinco. Afinal, era uma ideia aceita quase consensualmente em sua época. Aliás, Darwin, diante de sua própria dificuldade de explicar os mecanismos de herança, também recorreu à influência do ambiente sobre características hereditárias. Podemos então afirmar: os achados de modos de herança não-genéticos, e a epigenética em particular, abrem um novo e fascinante capítulo sobre como os organismos funcionam e transmitem traços, mas não configuram algo que poderemos chamar de um processo lamarckiano. Ao identificar como lamarckianos todos processos que envolvem a herança de características adquiridas, estamos pegando uma parte menor do pensamento de um grande naturalista e dando a ela uma ênfase exagerada.

Remeter os novos achados da epigenética a Lamarck constitui mais do que um deslize terminológico, ou uma imprecisão conceitual. A meu ver, o mau emprego do termo “Lamarckismo” pode reforçar conceitos incorretos sobre o papel da epigenética no processo evolutivo. Lamarck nos ofereceu uma teoria sobre como se dá a mudança evolutiva. Se dissermos que os achados epigenéticos reabilitam o seu pensamento, estamos essencialmente colocando em xeque ideias darwinistas, e sugerindo que Lamarck talvez estivesse certo. Mas isso seria tomar a parte pelo todo. A herança de características adquiridas, tão ricamente documentada nos dias de hoje, não constitui uma nova teoria evolutiva. Ela deve ser vista como um dos mecanismos que explica como os organismos funcionam, nos lembrando que há processos fundamentais para explicar a herança, além daqueles que envolvem a transcrição e tradução de sequências de DNA.

Há também uma importante limitação da herança epigenética como processo de herança capaz de ter grande importância evolutiva. Marcações epigenéticas raramente são duradouras. Uma sequência de DNA metilada, por exemplo, pode ser transmitida nessa condição por duas ou três gerações, mas depois disso as marcas são geralmente removidas. Vê-se que as mudanças epigenéticas não são capazes de explicar a transmissão de traços entre ancestrais e descendentes por um imenso número de gerações, como seria esperado de uma teoria evolutiva.

Este é um bom momento para lembrar que o DNA sozinho também não define porque um organismo é do jeito que ele é. Sem estímulos ambientais, sem ácidos nucleicos armazenados no interior do óvulo, sem sinalização bioquímica apropriada, o DNA seria incapaz de contribuir para formar um ser complexo. De modo similar, marcações epigenéticas dependem da presença de proteínas codificadas pelo DNA para poderem atuar. Os mecanismos de herança genético e epigenético não são formas alternativas, mas duas camadas conectadas de processos bioquímicos que contribuem para o funcionamento das células e para a herança.

Essa estreita e complexa associação de duas camadas de herança é admiravelmente bem explicada como um produto da seleção natural, processo responsável pela origem de muitos dos sistemas bioquímicos dos seres vivos. Visto dessa forma, a existência de mecanismos da herança de caracteres adquiridos não representa um golpe no darwinismo e tampouco o triunfo do lamarckismo. Representa a descoberta de mecanismos compreensíveis à luz da teoria da evolução por seleção natural. Assim como a seleção natural moldou os processos de replicação, transcrição e tradução de ácidos nucleicos, ela também ajuda a entender porque existem marcações epigenéticas em moléculas de DNA.

Então da próxima vez que alguém invocar o nome da Lamarck junto com a descrição de um mecanismo de herança não-genética, seja cético. Lamarck merece ser celebrado pela sua contribuição como defensor da ideia de que a evolução ocorre e primeiro proponente de uma teoria para explicá-la.  Entretanto, fenômenos epigenéticos não sustentam a teoria que ele propôs para a mudança evolutiva, e tampouco refutam as ideias darwinistas.

 

Diogo Meyer

(Universidade de São Paulo)

 

Para saber mais:

Diogo Meyer e Charbel El-Hani. Evolução, o sentido da biologia. UNESP, 2005.

Burkhardt RW Jr. Lamarck, evolution, and the inheritance of acquired characters. Genetics. 2013;194(4):793–805. doi:10.1534/genetics.113.151852

Eva Jablonka e Marion Lamb. 2010. Evolução em Quatro Dimensões. Companhia das Letras.

Destaque

As plantas e os seus mil e um transcriptomas

Cientistas publicam o resultado do sequenciamento de mais de 1.000 transcriptomas de plantas de diferentes linhagens evolutivas. Mas e daí?

Nessa última semana, a revista Nature publicou o resultado de um esforço multinacional de sequenciamento do  transcriptoma de 1.124  espécies de algas e plantas terrestres. Essa iniciativa é parte do projeto 1000 Plant Genomes, também conhecido como 1KP, um amplo projeto dedicado à compreensão da história evolutiva das plantas. Esse artigo é, sem dúvida, o estudo sobre evolução das plantas (ou do grupo tecnicamente chamado de Viridiplantae) mais amplo já realizado, tanto em termos de amostragem quanto em termos da quantidade de dados analisada.

Mas, o que aprendemos com essa quantidade gigantesca de dados?

Nesse artigo, os cientistas do 1KP revisam as principais relações evolutivas entre algas e plantas terrestres, entre os principais grupos de gimnospermas, assim como sua relação com as angiospermas, e as relações evolutivas entre as principais linhagens de plantas com flores, a partir da comparação de mais de 400 genes extraídos dos milhares de transcriptomas analisados. Um resumo das relações entre as principais linhagens evolutivas está apresentado na Figura 1 abaixo.

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Figura 1 – As principais relações evolutivas entre as diversas linhagens de plantas, baseadas na análise de 410 genes extraídos dos vários transcriptomas analisados pelo 1KP. Em vermelho, o grupo das plantas com flores, o grupo de maior diversidade de espécies de plantas. As relações que já haviam sido anteriormente propostas ganharam mais robustez a partir do grande conjunto de dados analisados. (Fonte: Modificada da Fig. 2 da publicação do 1KP).

Curiosamente, e a despeito da quantidade gigantesca de dados analisados, os cientistas foram cautelosos ao apresentar os resultados das análises filogenéticas, pois em muitos dos casos as várias abordagens apresentaram resultados conflitantes, particularmente em relação a divergências entre genes nucleares e dos cloroplastos.

De maneira geral, muitas das relações apresentadas na Figura 1 – assim como muitas das suas incertezas – já eram anteriormente conhecidas pela comunidade científica. Por exemplo, uma das principais questões na evolução das plantas diz respeito à linhagem de algas mais proximamente relacionada às plantas terrestres. Dois cenários despontam como igualmente possíveis no presente estudo: (i) as plantas terrestres são mais relacionadas às algas Zygnematophyceae; ou (ii) as plantas terrestres são igualmente relacionadas às algas Zygnematophyceae e Coleochaetales. Ambas as linhagens, juntamente com outras linhagens de algas e plantas terrestres, compõem o grupo das Streptophyta. Desde pelo menos 2012 essas relações já haviam sido postuladas.

Um outro exemplo refere-se à relação entre as linhagens de briófitas (os musgos, hepáticas e antóceros), assim como à relação entre elas e a plantas vasculares, que não foram completamente resolvidas pelo estudo. Enquanto os genes de cloroplastos sugeriram que as linhagens de briófitas são mais relacionadas entre si e igualmente relacionadas às plantas vasculares, a análise de todos os dados em conjunto – incluindo genes nucleares – sugeriu que os musgos e as hepáticas são mais relacionados às plantas vasculares do que aos antóceros.

Os cientistas do 1KP foram capazes também de identificar 244 eventos de duplicação de genoma completo (do inglês whole genome duplication, WGD), 65 dos quais já haviam sido anteriormente identificados em projetos específicos de sequenciamento de genomas (Figura 2). Desses eventos de duplicação de genoma completo, o estudo identificou pelo menos um evento em cada uma das linhagens de plantas terrestres estudadas. Dentre as plantas terrestres, as samambaias apresentaram a maior frequência de duplicações de genoma, condizente com os elevados números de cromossomos encontrados nessas espécies de plantas. Ainda, diversos eventos de duplicação de genoma completo foram identificados nas linhagens de plantas com flores.  Em contraste ao observado nas plantas terrestres, a maioria das linhagens de algas estudadas não apresentou evidência de duplicações de genoma completo. Curiosamente, as Zygnematophyceae, um dos grupos de algas mais proximamente relacionado às plantas terrestres, exibiu a maior densidade de duplicações de genoma completo, dentre todas as linhagens de algas estudadas.

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Figura 2 – Estimativa do número de duplicações de genomas completos ao longo da evolução das plantas. Em vermelho, à esquerda, os eventos de duplicação de genoma completo na árvore filogenética dos principais grupos de plantas. À direita, o número médio de duplicações de genoma completo nas linhagens analisadas. (Fonte: Modificada da Fig. 4 da publicação do 1KP).

Apesar de duplicações de genoma completo serem eventos frequentes na evolução das plantas terrestres, as implicações desse fenômeno para a diversificação das linhagens de plantas ainda são desconhecidas. Os cientistas do 1KP foram cuidadosos em esclarecer que não foi observada uma correlação clara entre os eventos de duplicação de genoma completo e um aumento imediato no número de espécies pós-duplicação. Não sabemos também se há, de fato, uma correlação entre eventos de duplicação completa de genoma e o surgimento de características supostamente adaptativas nas diversas linhagens de plantas. Há mais de 20 anos, eventos de duplicações de genoma completo foram postulados como importantes processos envolvidos na origem de novidades evolutivas em diversas linhagens de plantas. A lógica por trás dessa ideia baseia-se no fato de que esses eventos são capazes de gerar um excedente de material genético, relativamente disponível e capaz de, através do acúmulo de mutações, originar novos genes ou novas famílias gênicas, resultando assim no surgimento de novas características. Um exemplo de tal correlação ocorre, por exemplo, na origem evolutiva das plantas com flores. Cientistas consideram que os dois eventos de duplicação de genoma completo que precederam a evolução das plantas com flores foram cruciais para o surgimento de novos genes envolvidos na regulação e no desenvolvimento de características específicas desse grupo.

Mas seriam essas descobertas novas?

O advento de novas tecnologias de sequenciamento de DNA tem proporcionado um avanço significativo nas descobertas das bases genéticas de diversos processos biológicos. Tem permitido também a geração de uma tremenda quantidade de dados que, muitas vezes, sem um arcabouço teórico claro, acabam por não servir a um propósito muito claro no desenvolvimento do conhecimento científico.  O 1KP é, na verdade, um guarda-chuva para diversos subprojetos, espalhados em laboratórios de todo o mundo, cada qual com interesses particulares em diferentes linhagens de plantas. Esses subprojetos já realizaram importantes contribuições para o entendimento de vários aspectos da evolução das plantas, como, por exemplo, o entendimento da comunicação entre cloroplasto e núcleo, da evolução de vias metabólicas de variados compostos secundários, da origem e evolução dos mecanismos de resposta à auxina (um dos principais hormônios em plantas), dentre outras contribuições. A lista de publicações associadas aos subprojetos do 1KP pode ser encontrada aqui. Mas, a publicação da análise dos mais de mil transcriptomas das plantas em si pouco trouxe de novidade para a comunidade científica. Talvez o maior benefício desse esforço esteja na disponibilização gratuita desses. Com perguntas mais focadas, assim como aquelas realizadas no âmbito dos subprojetos, cientistas possivelmente serão capazes de estudar as implicações dos eventos duplicações de genoma completo, tão prevalentes na história evolutiva das plantas terrestres e ainda tão misteriosos.

Curiosamente, pensar nos mais de mil transcriptomas do 1KP me remeteu aos famosos contos árabes “As Mil e Uma Noites”, talvez pelo fato de ambos tratarem de uma quantidade semelhante de coisas: enquanto os contos árabes narraram eventos de mil e uma noites entre o rei Xariar e sua esposa Xerazade, o 1KP sequenciou “mil e tantos” transcriptomas das mais variadas espécies de plantas.  “As Mil e Uma Noites” é o título dado a um conjunto de histórias de várias origens, incluindo o folclore árabe, persa e indiano.  Não há uma versão definitiva da obra, pois diferentes edições divergem no número e conjunto de contos incluídos. No entanto, o eixo principal de todas as versões está organizado em torno das diversas histórias narradas, mas nunca concluídas, por Xerazade, esposa do rei Xariar, no intuito de escapar à sua quase inevitável execução.

De forma semelhante, o 1KP é constituído por um conjunto de subprojetos, cada qual contando uma história particular da evolução de um determinado grupo de plantas. Porém, no caso de “As Mil e Uma Noites”, os contos isoladamente têm, talvez, menor importância do que o conjunto da obra: cada conto é parte de uma longa história, cujo resultado final permite que Xerazade, após mil e uma noites, escape do seu destino fatal. Já no caso do 1KP, o valor parece estar nas contribuições isoladas de cada subprojeto, mais do que no conjunto da obra, pois essa não trouxe nada de muito novo, mas sobretudo deu mais suporte ao que já sabíamos anteriormente. Talvez falte ao 1KP um fio condutor, tal qual o de “As Mil e Uma Noites”, capaz de gerar interesse suficiente para manter-se vivo a longo prazo e resolver de fato as principais questões da história evolutiva das plantas.

Ana Almeida

California State University East Bay (CSUEB)

 

Para saber mais:

Carpenter E.J. et al. 2019. Access to RNA-sequencing data from 1,173 plant species: The 1000 Plant transcriptomes initiative (1KP). GigaScience 8: giz126.

Morris, J.L. et al. The timescale of early plant evolution. 2018. PNAS, 115: E2274-E2283.

Ruhfel, B.R. et al. 2014. From algae to angiosperms–inferring the phylogeny of green plants (Viridiplantae) from 360 plastid genomes. BMC Evolutionary Biology, 14: 23.

Soltis, P.S.; Folk, R.A.; Soltis, D.E. 2019. Darwin Review: angiosperm phylogeny and evolutionary radiations. Proc. R. Soc. B, 286: 0190099.

Soltis, P.S. et al. 2015. Polyploidy and genome evolution in plants. Current Opinion in Genetics & Development, 35: 119-125.

 

Destaque

A mariposa precede a flor

Estudo filogenético mostra que os primeiros lepidópteros (borboletas e mariposas) não eram polinizadores de flores, como a maioria das espécies atuais.

As borboletas e mariposas ocupam um lugar especial na biologia evolutiva. Belas e efêmeras, polinizadoras e herbívoras, migratórias e cosmopolitas, elas serviram de modelos para diversos estudos que hoje ilustram os livros didáticos. Um trabalho publicado esta semana na revista PNAS descreve quando cada grupo de lepidóptero se originou e convida a repensar alguns desses modelos. Continue Lendo “A mariposa precede a flor”

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Ser gay é genético?

Existe um “gene gay”? Ou seriam vários genes? Um estudo recente analisou os genomas de centenas de milhares de pessoas em busca dessas respostas.

Recentemente um laboratório passou a oferecer testes de predição genética com a seguinte chamada “How gay are you?”. O produto está sendo proposto no esteio de um grande estudo publicado em uma revista de prestígio acadêmico, que analisou dados de centenas de milhares de pessoas buscando elucidar as bases genéticas da orientação sexual. Continue Lendo “Ser gay é genético?”

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Ciência é atividade imaginativa, não “receita de método científico”

Visões caricatas da ciência, que nutrem mito de método científico como sequência linear de passos, ocultam papel da imaginação na ciência e contribuem para rejeição da ciência pela sociedade

Desde os primeiros anos da escolaridade, somos inculcados com a ideia de que fazer ciência seria seguir uma série mecânica de passos, começando com observações, a partir das quais são levantadas hipóteses, das quais são deduzidas consequências, as quais são testadas por meio de experimentos, como se o trabalho científico fosse a mesma coisa que seguir uma receita de bolo. Uma vez analisados os resultados do teste, uma conclusão seria então obtida, mantendo-se ou abandonando-se a hipótese.

A ciência pode, de fato, envolver a chamada lógica hipotético-dedutiva, mas testar consequências previstas a partir de uma hipótese também não é uma atividade mecânica feita sempre na mesma sequência e nem hipóteses resultam necessariamente de observação! Aliás, prefiro falar em lógica ou raciocínio em vez de método hipotético-dedutivo, por considerar a primeira expressão mais precisa, quando queremos nos referir a um modo lógico de proceder na pesquisa.

Propor que a ciência seria caracterizada por um método científico entendido como uma rígida e recorrente sequência de passos tem inúmeros problemas. Muitos críticos dessa proposição sobre como a ciência funciona se referem, então, a um mito do método científico. Estas críticas têm sido feitas tanto na literatura técnica, quanto na popularização da ciência.

Primeiro, obscurece que ciência se faz de várias maneiras, e não necessariamente seguindo uma lógica hipotético-dedutiva. Podemos, por exemplo, obter grandes séries de dados sobre algum fenômeno (como expresso na metáfora big data) e, a partir delas, extrair algum padrão regular, como fazemos, por exemplo, quando inferimos a presença de um determinado padrão de expressão de genes de um tipo celular com base em grandes conjuntos de dados sobre os RNAs presentes em células daquele tipo. Nesse caso, estamos usando uma lógica indutiva e, evidentemente, seguimos fazendo ciência.

Podemos observar algum padrão na natureza, por exemplo, uma concentração estranhamente alta do elemento químico irídio nas mesmas camadas geológicas em diversos locais do mundo e perguntar qual seria a melhor explicação para esse padrão, concluindo, digamos, que a queda de um grande meteorito com a mesma datação das camadas geológicas constitui a melhor explicação. Estamos usando, então, uma lógica abdutiva, inferindo a melhor explicação a partir dos dados, e, claramente, continuamos fazendo ciência.

Podemos considerar funcionamento mental de crianças, por exemplo, o modo como elas usam determinados modos de pensar ao longo do tempo e perguntar pela gênese desses modos de pensar, entendendo, por exemplo, como se desenvolve o pensamento conceitual na formação da mente humana. Estamos usando, então, uma lógica genética (não no sentido de ‘genes’, como regiões do DNA, mas no sentido de ‘gênese’) e, é claro, estamos fazendo ciência!

Segundo, o mito do método científico favorece uma ideia perniciosa, que se arraigou na formação de cientistas em muitas áreas e universidades, infelizmente: a de que aprender a fazer ciência seria aprender um conjunto de técnicas e protocolos para executar testes empíricos. Certamente, o trabalho científico inclui técnicas, protocolos, testes empíricos, mas limitá-lo a isso é ignorar que ciência também se faz tendo ideias, pensando novas teorias, imaginando novos modelos, supondo a existência de fenômenos nunca antes observados, em suma, que ela envolve muito mais do que apenas testar hipóteses. Frequentemente, essas visões caricatas da ciência também são acompanhadas de uma redução do teste empírico ao experimento, ignorando-se que testes empíricos rigorosos podem não ser experimentais: por exemplo, posso testar uma hipótese sobre a história evolutiva de um grupo de organismos examinando sistematicamente a distribuição de caracteres entre eles, usando o chamado método comparativo, e não um método experimental.

Terceiro, sugere que a ciência é uma atividade protocolar, uma repetição enfadonha dos mesmos passos prescritos. Já deve ter transparecido no parágrafo anterior, contudo, que ciência é tudo menos um trabalho mecânico. A ciência é uma atividade profundamente criativa, uma tentativa de entender o desconhecido com nossos melhores recursos cognitivos, incluindo nossa imaginação. A ciência não consiste na busca apenas de testar ideias que já tivemos, mas é uma aventura ousada de tentar ter ideias que nunca jamais ninguém teve, frequentemente alcançadas combinando-se de modo criativo uma série de ideias que já estavam disponíveis anteriormente. Foi assim, por exemplo, que Darwin e Wallace tiveram a ideia da seleção natural como força criativa no mundo vivo (criativa de adaptações e espécies) a partir de um conjunto de ideias já muito conhecidas, sobre crescimento populacional, herança, relações entre organismos, relações dos organismos com o meio etc.

A crise de confiança na ciência, que tem levantado bastante preocupação, tem a ver, ao menos em parte, com o modo como ensinamos ciência às pessoas. Pesquisa executada pelo Instituto Gallup, encomendada pela organização britânica Wellcome Trust, verificou que 75% dos brasileiros desconfiam da ciência e 23% consideram que produção científica pouco contribui para desenvolvimento econômico e social do país. Muitos desses são brasileiros que possivelmente amam ficar em seus telefones celulares sem nem desconfiar que não haveria celular sem ciência, ou ganham seu pão do dia-a-dia em muitas atividades que somente existem ou são praticadas do modo como o são hoje por causa da ciência, como a medicina, por exemplo, ou a engenharia, ou a agricultura, ou….. A lista é imensa! Como pode ter surgido tal descompasso entre o que se pensa e o modo como se vive?

Uma explicação plausível é que essas pessoas não estabelecem conexão entre o que aprenderam ser ciência na escola e todos esses produtos de seu cotidiano, ou mesmo com suas atividades profissionais. Podemos então não estar ensinando ciência de modo apropriado. Esta me parece uma conclusão importante. O problema tem certamente muitas raízes. Não seria possível dizer que o mito do método científico como atividade mecânica seja a única causa do problema. Mas parece-me que é parte da causa, porque apresenta de modo assustadoramente pobre uma das atividades mais instigantes da humanidade, fazer ciência.

 

Charbel N. El-Hani

Instituto de Biologia/UFBA

 

PARA SABER MAIS:

Bauer, H. H. 1994. Scientific Literacy and the Myth of the Scientific Method. University of Illinois Press.

Godfrey-Smith, P. 2003. Theory and Reality. The University of Chicago Press.

Numbers, R. L. & Kampourakis, K. 2015. Newton’s Apple and Other Myths about Science. Harvard University Press.

 

Figura: Mito do método científico como receita de bolo é algo tão divulgado que está presente em uma série de páginas da Wikipedia. Esta imagem, por exemplo, se encontra na página sobre pseudociência, em inglês

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Eu prefiro ser essa metamorfose ambulante

Em 1835, Charles Darwin, em sua histórica viagem a bordo do HMS Beagle, visitou o Chile, onde conheceu um naturalista alemão chamado Renous. Renous havia sido preso dois ou três anos antes por heresia. A prisão aconteceu quando as pessoas do povoado de San Fernando descobriram que ele transformava, “por bruxaria”, lagartas em borboletas. O conhecimento sobre a metamorfose dos insetos ainda não havia chegado aos cidadãos de bem de San Fernando, apesar de ser estudado já há mais de 2000 anos! O filósofo grego Aristóteles tinha um grande interesse na metamorfose completa dos insetos, pois acreditava que a transformação radical de uma simples larva em um inseto adulto altamente complexo oferecia uma oportunidade de testar suas ideias sobre reprodução animal e desenvolvimento embrionário. Ele acreditava que a metamorfose e o mistério da geração espontânea de vida estavam ligados. Para Aristóteles, explicar a metamorfose era uma oportunidade para explicar a origem da vida a partir de material não-vivo.

A grande maioria das espécies do subfilo Hexapoda (artrópodes com três pares de pernas) passa por algum tipo de metamorfose (Figura 1). A extensão das mudanças pelas quais os insetos passam durante seu desenvolvimento é usada para classificá-los em três categorias. Os ametábolos, como as traças dos livros, sofrem pouca ou nenhuma metamorfose. Quando nascem de ovos, eles já se parecem com adultos, ainda que pequenos, e simplesmente crescem fazendo uma série de mudas pelas quais saem de seus exoesqueletos pequenos, crescem e produzem um novo exoesqueleto, maior. Hemimetábolos são os insetos de metamorfose incompleta, como baratas, gafanhotos, percevejos e libélulas. Eles eclodem como ninfas –versões em miniatura de suas formas adultas– e à medida que crescem gradualmente desenvolvem asas e genitais. Por fim, os holometábolos são os insetos com metamorfose completa, como besouros, moscas, borboletas, mariposas e abelhas, que eclodem como larvas entram em um estágio de pupa inativo e finalmente emergem como adultos, que não se parecem com as larvas. Durante o estágio de pupa, órgãos e tecidos são extensamente remodelados e, em alguns casos, completamente reconstruídos. O resultado é uma mudança drástica na morfologia, na fisiologia e no comportamento de um inseto.

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Figura 1. Árvore filogenética que mostra a relação entre ordens do subfilo Hexapoda e a classificação dos insetos de acordo com a extensão da mudança que ocorre durante seu desenvolvimento (modificado de Cheong et al. 2015). 

Durante sua evolução, os insetos apresentaram várias estratégias de história de vida, algumas das quais persistem nas ordens atuais. Os primeiros insetos não sofriam metamorfose. Eles nasciam dos ovos essencialmente como adultos em miniatura. Hoje, poucos insetos são ametábolos. Com a evolução das asas e do voo, o adulto passou a ser o estágio terminal sem nenhuma muda, e surgiu o estágio imaturo, denominado ninfa, que não possuía asas e órgãos genitais (hemimetábolos). Embora as ninfas geralmente se assemelhem ao adulto, a diferença entre os dois estágios pode ser bastante dramática, como visto na transição da ninfa aquática para o adulto aéreo nas libélulas. Cerca de 350 milhões de anos atrás, no período Cambriano, alguns insetos mudaram sua forma de amadurecer, chegando a ter mudanças extremas durante o desenvolvimento, com um estágio larval que nada se parece com o adulto. A observação de grupos com diferenças relativamente pequenas entre larvas, pupas e adultos, como os insetos da ordem Raphidioptera (Figura 2), facilita o entendimento da evolução da metamorfose como um processo contínuo, em vez de uma transformação abrupta. As larvas desses insetos não diferem consideravelmente dos imaturos de hemimetábolos e uma muda converte sua larva em pupa móvel com asas externas e mandíbulas e pernas livres. Na última muda, o adulto emerge.

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Figura 2. Metamorfose em Raphidioptera, um holometábolo basal. (a) Um ínstar larval tardio (possivelmente final). (b) Uma pupa macho do instar intermediário, vistas lateral (esquerda) e ventro-lateral (direita). (c) macho adulto. Barras de escala, 5 mm. (Jindra. 2019).

Há duas hipóteses para explicar a evolução da metamorfose completa (Figura 3). Na primeira, a pupa é considerada uma versão modificada do último ínstar larval (hipótese 1). A favor dessa hipótese está a observação de que estágios de repouso em forma de pupa não são exclusivos de holometábolos, pois evoluíram independentemente em alguns hemimetábolos. Na segunda (hipótese 2), haveria em insetos hemimetábolos um estágio embrionário críptico, a pró-ninfa, da qual evoluiu a larva dos holometábolos. O estágio larval de vida livre, capaz de se alimentar, tornou-se dedicado ao crescimento e os estádios da ninfa dos hemimetábolos foram reduzidos a um único estágio incapaz de se alimentar, a pupa, que proporcionava a transição para o adulto. Um experimento interessante foi o tratamento experimental de pró-ninfas com um hormônio inibidor da metamorfose, o hormônio juvenil: ele induz a diferenciação tecidual em pró-ninfas, imitando os processos que ocorreram durante a evolução da larva. Uma diferença importante entre as duas hipóteses é que na hipótese 1 pressupõe-se que a evolução da larva antecedeu o surgimento da pupa (que é, portanto, uma larva modificada), e os ínstares larvais anteriores são considerados homólogos à ninfa dos hemimetábolos. De acordo com hipótese 2, o estágio larval, por sua vez, evoluiu da pró-ninfa embrionária. O assunto está longe de ser resolvido.

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Figura 3. Hipóteses alternativas para relações evolutivas entre os estágios dos holometábolos e os de um ancestral hipotético hemimetábolo. As caixas verdes à direita marcam os estágios embrionários sucessivos (E1, E2). Esquerda: hipótese 1, na qual a larva eclode em um estágio correspondente a E2, que seria o pró-ninfa de hemimetábolos. Todos os ínstares larvais de holometábolos (amarelo) seriam equivalentes à pró-ninfa embrionária (PN), enquanto todos os ínstares juvenis de hemimetábolos equivaleriam à pupa (laranja). Direita: hipótese 2, na qual larvas de hemi e holometabólos eclodiriam ambas após E2. A pupa seria uma larva de hemimetábolo modificada em estágio tardio (modificado de Jindra. 2019).

Também podemos nos perguntar se haveria algum ganho adaptativo da metamorfose completa. A metamorfose foi tão bem-sucedida que, hoje, mais de 80% das espécies de insetos, possivelmente representando cerca de 60% de todas as espécies de animais do planeta, passam por uma metamorfose completa. De fato, a metamorfose permite que imaturos e adultos se alimentem de diferentes recursos. Darwin destaca, em “A origem das espécies”, que diferentes estágios podem estar diferencialmente adaptados a nichos particulares. Por exemplo, enquanto as lagartas estão ocupadas devorando folhas, completamente desinteressadas na reprodução, as borboletas voam de flor em flor em busca de néctar e parceiros. Os adultos das moscas varejeiras, assim como as borboletas, alimentam-se de néctar, mas suas larvas se desenvolvem em matéria orgânica em decomposição ou até mesmo de tecidos de hospedeiro vivo, como vimos em dois textos aqui no blog (sobre entomologia forense e terapia larval). Adultos e larvas não competiriam pelos mesmos recursos. Essa explicação, no entanto, não é facilmente estendida para entender a evolução de um estágio adicional de pupa, um estágio imóvel e puramente de desenvolvimento. Uma outra hipótese levantada é que a metamorfose completa seja uma adaptação que permite dissociar o crescimento (no estágio de larva) e a diferenciação (no estágio de pupa). O principal benefício da metamorfose completa seria, assim, a dissociação entre crescimento rápido na larva e diferenciação dos tecidos adultos nas pupas, facilitando a exploração de recursos alimentares efêmeros pelas larvas. A maioria das espécies precisa atingir um peso crítico antes da transição para a maturidade. Com as rápidas taxas de crescimento das larvas, o peso crítico seria atingido em uma idade menor, o que seria um traço adaptativo. Alternativamente, dissociar crescimento e diferenciação pode ser benéfico em situações de intensa competição por recursos efêmeros.

Talvez, a metamorfose tenha ajudado os insetos a conquistarem diversos ambientes e contribuído para sua resiliência. Com mais de um milhão de espécies descritas e uma história de mais de 3,5 bilhões de anos, os insetos continuarão passando por seus estágios de ovo, larva, pupa e adulto, mesmo quando as condições climáticas forem inviáveis para animais como os vertebrados.

Tatiana Teixeira Torres (USP)

 

Para saber mais:

Uma edição especial do periódico Philosophical Transactions of the Royal Society B (agosto de 2019), trouxe uma série de discussões sobre metamorfose dos insetos:

Este artigo apresenta uma introdução à edição especial, mostrando os destaques apresentados nos demais artigos da edição.

Os autores apresentam dados de desenvolvimento, genéticos e endócrinos de diversos grupos de insetos para discutir hipóteses sobre a evolução da metamorfose de insetos. Eles sugerem que o desenvolvimento de holometábolos nos estágios larva-pupa-adulto seja equivalente ao de pró-ninfa>ninfa>adulto de insetos hemimetábolos, a hipótese 1 descrita no texto.

Neste artigo, o autor descreve claramente as duas hipóteses propostas para explicar a evolução da metamorfose. Mostra também descobertas sobre a sinalização por hormônio como um suporte à hipótese 2, na qual a pupa teria evoluído de um estágio pré-adulto final.

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Qual será a importância da estupidez na pesquisa científica?

“Já que você é cientista, me diga aí…”. Essa é uma frase que nós cientistas ouvimos muito, em vários lugares. Dos nossos parentes, amigos, de pessoas que conhecemos. Seja sobre o Universo, máquina de lavar, forno micro-ondas, aquecimento global ou sobre a fruta que estamos comendo. Mas será que temos tantas respostas assim? Como é que nos sentimos perante a nossa ignorância?

Motivado pelo ensaio intitulado “The importance of stupidity in scientific research” (em tradução livre “a importância da estupidez na pesquisa científica”), escrito por Martin A. Schwartz, professor do Departamento de Microbiologia da Universidade de Virginia (EUA), que me foi enviado pelo querido amigo Danilo Coimbra, refleti um tanto e escrevo este post. No seu texto, o Prof. Schwartz nos conta que depois de anos encontrou uma amiga, que fez pós-graduação na mesma época que ele, e com muito espanto soube que ela desistiu de ser cientista para fazer direito e trabalhar como advogada. Abismado com a notícia ele perguntou o motivo e ela revelou que se sentia estúpida o tempo inteiro, por isso mudou de área. É importante destacar que ela, desde aquela época, era muito competente e que essa competência se reflete na posição que ela ocupa hoje. Isso tocou o Prof. Schwartz, que ficou refletindo sobre o assunto por dias e percebeu que este é um sentimento bem comum para ele. Mas por que será que ele continua? Continue Lendo “Qual será a importância da estupidez na pesquisa científica?”

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Glória a Darwin nas alturas

Gostaria de falar hoje para aqueles que abraçam a ciência, aqueles que entendem que a ciência é fonte de crescimento econômico. Gostaria de falar para aqueles mais exigentes, que raciocinam em seu dia a dia, que buscam fundamento em fatos, experimentos, na história, na análise criteriosa. Isso inclui todas as ciências humanas, exatas e biológicas, toda a filosofia e a epistemologia, e todas as pessoas instruídas e de bom senso: é muita gente. Quero falar com pessoas razoáveis e inteligentes, porque não quero aqui ficar defendendo o óbvio, não quero ter que me postar a defender Darwin quase dois séculos depois de ele ter convencido a humanidade de que a vida é uma grande árvore de parentescos. Quero sim é honrar Darwin, e nada melhor para honrá-lo que desafiá-lo permanentemente, pois é assim que a ciência funciona.

O pilar central da teoria evolutiva é a seleção natural. Spencer cunhou a expressão “a sobrevivência do mais forte”, adotada por Darwin. Muitos esquecem, no entanto, que Spencer e Darwin tinham visões distintas sobre o significado de seleção natural. Para Darwin, a seleção natural é principalmente um processo que atua lentamente através de gerações sucessivas. Para que esta seleção natural darwiniana funcione, deve haver uma população de indivíduos que variem entre si com relação a uma característica (indivíduos com miopia ao lado de indivíduos com hipermetropia), devem existir mutações aleatórias nesta característica (olhos mutantes com astigmatismo ou visão normal), e deve haver herança desta característica (filhos devem herdar dos pais tais características da visão). Assim, as características mais aptas (os melhores olhos) vão se fixando por seleção natural, que vai gradualmente criando as adaptações a partir de uma massa de variações inicialmente amorfa, como um artista que cria da pedra amorfa as mais perfeitas esculturas. Ao focar na capacidade criativa da seleção natural, muitos darwinistas insistiam que características isoladas, como um olho, uma asa, ou uma garra, evoluiriam cada uma delas para um funcionamento perfeito: para uma melhor visão, para um voo ou uma captura cada vez mais eficazes. O que evolui nesta perspectiva são as partes do corpo. Para entender isso melhor, imagine cada parte do corpo como uma das cartas de um baralho, algumas mais rotas, outras riscadas, outras ainda em perfeito estado. Um indivíduo é um baralho completo, e há muitos indivíduos formando uma população de baralhos. Quando um indivíduo se reproduz, seu filho é uma mistura do pai e da mãe: é como se gerássemos um novo baralho (o filho), escolhendo dentre as cartas do baralho pai e do baralho mãe, só que o filho pode também conter cartas novas (mutações), que diferem das de seus pais. Como todos da população se reproduzem normalmente, temos um grande embaralhamento acontecendo a cada geração, e a seleção natural vai escolhendo, geração após geração, sempre as partes do corpo (cartas) que melhor desempenham sua função. Assim, como as melhores mutações (as melhores cartas) favorecem a sobrevivência, ao final de sucessivos embaralhamentos as características serão perfeitas: não haverá mais cartas rotas ou marcadas na população.

Já para Spencer, é o indivíduo, e não uma população amorfa, que é o foco da seleção. Se eu digo que me adaptei a uma nova situação, estou usando a palavra adaptação da forma que Spencer a usava. Ao invés de focar, como muitos darwinistas da síntese moderna, em características isoladas, como um olho, uma asa, ou uma garra, Spencer acreditava que a integração entre as várias partes de um organismo era o principal desafio para a sobrevivência. Para continuar na metáfora do baralho, podemos dizer que para Spencer o fundamental não é ter cartas perfeitas sem marcas ou riscos: o mais importante é termos uma boa cartada, é termos na mão o zap e o sete de copas (para os truqueiros), ou uma quadra de ases (para quem joga pôquer), ou uma sequência de ás a rei (para quem gosta de buraco). A qualidade de cada carta (cada parte do corpo) é menos relevante, pois é o conjunto (a quadra de ases, mesmo que o ás de copas esteja meio riscado) que dirá se o indivíduo será o mais apto (vencerá) na luta pela sobrevivência. Para Spencer, a seleção natural escolhe as melhores cartadas, não as melhores cartas: os melhores indivíduos, não os melhores caracteres.

Estas diferentes concepções de seleção natural foram exploradas em texto recente por David Depew, que mostra que Darwin inclusive se arrepende, em cartas, por não ter dado o devido valor a esta visão de Spencer que coloca o indivíduo, e não apenas a população, no foco do processo evolutivo. Estaria Depew dizendo então que o indivíduo evolui? Não, nada disso. O que evolui é a espécie: o ponto de Depew é que o indivíduo pode ser ativo, pode se ajustar ao ambiente, pode mudar o ambiente. O indivíduo não é apenas selecionado, ele seleciona, ele tem um papel no processo evolutivo, pois ele cria através de suas atividades o material sobre o qual a seleção natural poderá trabalhar. Este ponto é fundamental. Para que a seleção natural seja a força criativa (a artista) do processo evolutivo, as mutações, as novas variações, devem ser aleatórias. Se as mutações são aleatórias, burras, se os variantes atiram para todos os lados e portanto não visam atingir alvo algum, não visam resolver o problema biológico (enxergar melhor, capturar melhor, etc.), e se mesmo sendo assim aleatórias as variações, após inúmeras gerações os sobreviventes acertam o alvo sistematicamente, ou seja, após inúmeras gerações uma solução otimizada para o problema surgiu (olhos que evoluíram para enxergar melhor), repito, se os indivíduos não sabem o que fazem mas ao final da seleção natural todos acertam a resposta, a força criadora não está nos indivíduos, e sim na própria seleção natural, que seria de fato a criadora das adaptações, a artífice deste processo evolutivo. Agora, se os variantes não são aleatórios, se os variantes já estão ativamente resolvendo os problemas biológicos novos da melhor maneira possível (estão todos já de cara tentando acertar o alvo), então não é a seleção natural que está criando as soluções, pois os próprios indivíduos que já estão adaptados. Neste caso são os indivíduos que criam as soluções: seja por tentativa e erro, seja por aprendizagem social, os indivíduos encontram boas soluções para o problema adaptativo, e são sobre soluções já razoáveis que a seleção natural vai finalmente trabalhar.

Sei que muitos biólogos vão querer brigar comigo. Poxa, deu tanto trabalho fazer as pessoas entenderem que a seleção natural é a força criadora da evolução, que não há nenhum outro criador inteligente, e vem você agora querer, literalmente, embaralhar novamente as ideias? Entendo perfeitamente esta preocupação. Entendo, curto, e compartilho. Mas … a evolução precisa evoluir. As pessoas instruídas já são capazes de entender que pode haver criação sem um criador divino. A biologia venceu esta batalha, apesar de haver bebês chorões esperneando ainda por aí. Como disse no início, não estou escrevendo aqui para pessoas que defendem absurdos como a terra plana, o negacionismo do clima, o desígnio inteligente, a leitura direta (“sem interpretação”) das escrituras sagradas, ou seja, não estou buscando falar com gente que nega a ciência no facebook pela manhã, e pela tarde vai à sua consulta médica, para resolver cientificamente seus problemas de saúde. Estou me dirigindo aqui a pessoas que entenderam a revolução que aconteceu lá atrás no século XVII, gente que sabe que só lançamos foguetes e manipulamos genes graças às ciências (humanas, exatas, biológicas, todas elas). A estas pessoas sensatas pergunto: como fazer a biologia avançar?

Acho que os evolucionistas precisam abandonar a metáfora da chave e da fechadura. Explico. Frequentemente, ao explicar seleção natural, dizemos que o ambiente é uma fechadura, e os organismos vão lentamente evoluindo até encontrarem a chave que abre a porta e resolve aquele problema biológico específico. A adaptação (a carta no baralho, na metáfora explorada acima) seria uma chave que lentamente evolui para abrir a fechadura (p.ex., capturar o alimento). Falamos isso, porque entendemos que existe uma chave ideal para abrir aquela fechadura. No entanto, na natureza, chave e fechadura se co-determinam. As propriedades do ambiente estão conectadas às propriedades dos organismos que nele vivem primeiramente em um sentido bem direto, dado que os organismos constróem ou modificam seu próprio ambiente seletivo. Em um sentido mais refinado, sabemos que não compartilhamos todos um mesmo ambiente efetivo. Cada espécie animal vive em um bolha perceptual, e realça do ambiente algumas propriedades. Se cada espécie vive em um ambiente efetivo diferente, qual é este ambiente externo que está selecionando todas as espécies? Se são os organismos que criam inteligentemente seu ambiente seletivo, onde está esse ambiente externo aos organismos, onde está esta fechadura que não se molda, estas pressões seletivas que não são selecionadas? As relações entre organismo e ambiente precisam ser reformuladas, e quando encontrarmos uma formulação adequada para o entrecruzamento entre ontogenia e evolução, entre aprendizagem e pressão seletiva, a ideia atual de seleção natural estará ultrapassada: mas ainda assim permaneceremos todos evolucionistas.

Hilton Japyassú (UFBA)

Para saber mais:

Depew, DJ (2017). Natural selection, adaptation, and the recovery of development (pp.37-67). In: Huneman, P. & Walsh, DM. (2017). Challenging the modern synthesis: adaptation, development, and inheritance. Oxford: Oxford University Press.

Pocheville, A. & Danchin, É. (2017). Genetic assimilation and the paradox of blind variation (pp. 111-136). In: Huneman, P. & Walsh, DM. (2017). Challenging the modern synthesis: adaptation, development, and inheritance. Oxford: Oxford University Press.

Love, AC. (2017). Evo-devo and the structure(s) of evolutionary theory (pp. 159-187). In: Huneman, P. & Walsh, DM. (2017). Challenging the modern synthesis: adaptation, development, and inheritance. Oxford: Oxford University Press.

Imagem produzida por ocasião do aniversário de 135 anos da morte de Charles Darwin.

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Falta diversidade no estudo da genética humana

O estudo das bases genéticas de doenças humanas tem se concentrado em populações de origem europeia. Esse foco estreito deixa de fora grande parcela da humanidade. Isso enfraquece a nossa compreensão sobre a base genética de doenças humanas. É preciso injetar diversidade no estudo da genômica humana.

O nosso conhecimento sobre a genética humana aumentou vertiginosamente nas últimas décadas. Grande parte dessa transformação deve-se à possibilidade de gerar dados para genomas inteiros, algo cada vez mais barato e feito em amostras progressivamente maiores, muitas vezes envolvendo milhares de indivíduos.

O que aprendemos de novo? Os estudos genômicos permitiram identificar  variantes genéticas que estão associadas a traços de interesse, como por exemplo uma maior predisposição a doenças. Para alcançar tal conhecimento, a estratégia mais usada é a da “análise de associação genômica ampla” (do inglês genome-wide association analysis, abreviado por GWAS). Essa análise consiste em comparar genomas de dois grupos, um com a doença (os “casos”) e outro sem (os “controles”). Se houver uma variante genética que é muito mais comum nos casos do que nos controles, dizemos que ela está “associada” com a doença. Essa associação é um achado estatístico, mas não necessariamente implica que a variante encontrada é “causal”, no sentido de afetar uma função de um modo que explica a doença. Para se inferir se uma mutação tem um efeito causal sobre uma doença são necessários estudos adicionais, comparando o funcionamento da variante genética nos indivíduos com e sem a doença. Continue Lendo “Falta diversidade no estudo da genética humana”

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A fonte da juventude

Cientistas apresentam terapia capaz de reverter o relógio biológico em nove voluntários saudáveis.

No início desse ano, li um livro intitulado “Juventude eterna, pra quem?”, escrito por uma amiga de longa data, Maria Falcão. A história começa no ano de 2112, e busca, através da ficção científica, discutir algumas das implicações da incansável busca humana pela juventude eterna. O livro narra as diferentes perspectivas dos personagens envolvidos em um experimento revolucionário: o implante de um chip capaz de parar o processo de envelhecimento, resultando assim na juventude eterna. Não vou entrar em mais detalhes da história, caso vocês se interessem pela leitura, mas uma pergunta inquietante que permeia o livro ficou comigo até hoje, ainda sem resposta: caso tivéssemos acesso a um dispositivo capaz de barrar o envelhecimento, tal qual o chip descrito no livro, o que eu faria? Optaria pela juventude eterna? Continue Lendo “A fonte da juventude”

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As duas origens do sistema nervoso

O movimento dos animais depende de células musculares conectadas por tendões ao esqueleto, ou pele, e de neurônios que as coordenam através de impulsos elétricos. Esses dois tipos celulares permitem toda a variedade de comportamentos que reconhecemos como tipicamente animais, desde rastejar a escrever estas linhas. Para a surpresa dos zoólogos, trabalhos recentes indicam que neurônios e células musculares evoluíram duas vezes, independentemente. Continue Lendo “As duas origens do sistema nervoso”

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A Terra (Preta) de Índio na Amazônia

Os solos amazônicos são naturalmente pobres em nutrientes, de coloração amarelada, baixa fertilidade e acidez – condições pouco favoráveis à agricultura. A exuberância da floresta é sustentada pela serrapilheira, uma fina camada de solo superficial formada a partir da decomposição de folhas, galhos, frutos e animais mortos, que acrescem matéria orgânica ao solo. Exceções dentro da floresta são as várzeas dos rios, normalmente férteis devido às cheias. No entanto, distribuído por toda a floresta, existe um tipo diferente de solo, extremamente fértil, e que por décadas intrigou pesquisadores, a Terra Preta de Índio.

A Terra Preta de Índio possui propriedades muito diferentes do solo original amazônico, sendo considerado um dos solos mais férteis do mundo, caracterizado por 30 cm a 1 m (Figura 1) de matéria escura rica em nutrientes como cálcio, magnésio, zinco manganês e fósforo. Este tipo solo é encontrado no registro arqueológico há pelo menos 4.500 anos, e vem sendo manipulado pelos nativos americanos ao longo do tempo para propiciar o manejo da floresta e a agricultura em pequena escala dentro da Amazônia como forma de subsistência.

Figura 1. Escavação de Terra Preta com mais de 1 m de profundidade, destacando-se o solo amarelo típico amazônico logo abaixo.
(Fonte)

Durante muitas décadas, creditou-se a fertilidade da Terra Preta amazônica a antigas erupções vulcânicas andinas que teriam depositado cinzas na região. No entanto, estudos recentes demonstraram que a Terra Preta é resultado de uma combinação de matéria orgânica vegetal e animal, vegetais carbonizados e resquícios de cerâmica depositadas continuamente. Os antigos amazônicos realizavam o processo de formação desse solo por meio da queima do material em baixas temperaturas, visando a produção de carvão em vez de cinzas. O carvão, ao contrário das cinzas que são altamente lixiviáveis, retém nutrientes, estabiliza a matéria orgânica, e é resistente à degradação biológica. Outro fator importante, provavelmente responsável pela durabilidade da Terra Preta, são os fungos e bactérias nela presentes, e pouco abundantes em solos adjacentes. Estima-se que até 10% do solo da Amazônia atualmente ainda seja de Terra Preta (Figura 2).

Figura 2. Distribuição atual da Terra Preta de índio na Amazônia (Fonte: Michael et al. 2014).

Alguns pesquisadores afirmam que uma consequência secundária importante desse manejo em larga escala do solo amazônico pelos nativos ao longo dos últimos milênios é que o processo de produção de Terra Preta retém carbono no solo, evitando sua liberação na atmosfera, e assim diminuindo os efeitos do aquecimento global. Sendo assim, é um processo de ganho-ganho, pois além de níveis de fertilidade excelentes, consegue-se manter até 50% do carbono do solo, e agrega-se mais um fator no combate ao efeito estufa.

A áreas de Terra Preta se mantêm férteis, mesmo se cultivadas por séculos. As populações nativas seguem dando continuidade ao seu uso, manejando o ambiente para sua subsistência. Os indígenas são parte da dinâmica da floresta, e deles depende também sua manutenção e viabilidade. Imagens de satélite deixam isso claro ao mostrar que as áreas de preservação de floresta se encontram dentro ou próximas às terras indígenas. A preservação da floresta amazônica depende da preservação dos povos que vivem nela, bem como de uma intensa fiscalização ambiental e de investimento no estudo de seu patrimônio biológico e cultural.

Tábita Hünemeier

IB /USP

PARA SABER MAIS:

Clement et al. (2015) The domestication of Amazonia before European conquest. Proc Biol Sci. 282(1812):20150813. doi: 10.1098/rspb.2015.0813. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26202998

Mangrich A; Maia C M B F; Novotny E H. (2011) As Terras Pretas de Índios e o sequestro de carbono. Ciência Hoje, 281.

https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/42153/1/biocarvao281.pdf

Teixeira W G (Editor) (2009) As Terras Pretas de Índio da Amazônia: Sua Caracterização e Uso deste Conhecimento na Criação de Novas Áreas. Embrapa Amazônia Ocidental. https://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/handle/doc/684554

Destaque

Quanto custa evitar a catástrofe ambiental?

A comunidade científica tem mostrado sistematicamente os riscos que corremos de uma catástrofe ambiental. Quanto custa evitá-la?

Nesta postagem, discuto o estado do mundo e nossas perspectivas de ação diante dos riscos crescentes de catástrofe ambiental. Esse assunto se tornou foco de negacionismo nesses tempos da pós-verdade. Mas como diz o ditado, não adianta tapar o sol com peneira. As evidências de que estamos nos encaminhando para uma catástrofe ambiental são claras, inegáveis até, e o que boa parte da humanidade está fazendo diante da situação me faz pensar em metáforas como a de um avestruz enfiando a cabeça num buraco ou numa cena do filme Titanic, inspirada em fatos reais (em contraste com a metáfora do avestruz), na qual se ordena à orquestra que siga tocando enquanto o navio afunda.

A comunidade científica tem avisado repetidamente sobre tal risco. Em 1992, a União de Cientistas Preocupados (Union of Concerned Scientists), incluindo a maioria dos Prêmios Nobel então vivos, publicou um aviso à humanidade (World Scientists’ Warning to Humanity). O intuito era encorajar uma diminuição da destruição ambiental de modo a evitar substancial miséria no futuro de nossa espécie e do restante da biosfera. Há 25 anos, os cientistas buscavam cumprir seu papel ao expressar preocupação com os prejuízos ao planeta Terra relativos à diminuição da camada de ozônio, da disponibilidade de água doce, da vida marinha, das florestas, da biodiversidade, bem como à mudança climática. Eles nos lembravam de que mudanças fundamentais eram necessárias para evitar que nos aproximássemos de muitos limites de tolerância do planeta e da biosfera, a partir dos quais grandes e irreversíveis prejuízos poderiam ocorrer.

Em 2017, 15.364 cientistas de 184 países lançaram um segundo aviso (versão em português aqui). Fui um dos signatários. Passados 25 anos daquele primeiro aviso, a análise da série temporal de dados mostrou que, com exceção da estabilização da camada de ozônio, a humanidade havia fracassado em realizar progressos suficientes para fazer frente aos desafios ambientais. Antes pelo contrário, muitos dos problemas causadas por nosso sistema de produção e consumo e nosso estilo de vida haviam piorado. Se uma catástrofe ambiental era visível num horizonte ainda relativamente distante em 1992, em 2017 estava claro que estávamos rumando a passos largos a um estado de transição do sistema planetário de graves consequências, com uma janela de oportunidade limitada para alterar o curso da deterioração das condições de funcionamento do planeta Terra, de manutenção da biosfera e de preservação de nossas condições de vida.

Embora não constituam de modo algum os únicos problemas que o sistema Terra agora enfrenta, alguns desafios foram colocados em destaque naquele segundo aviso: a trajetória de mudança climática, claramente atribuível ao aumento da concentração de gases estufa (para quem se deixa seduzir pelo canto da sereia negacionista, sugiro ler “Mercadores da Dúvida”, Merchants of Doubt, de Naomi Oreskes e Erik Conway, ou “Avaliando ‘Mudança Climática Perigosa’”, de James Hansen e colaboradores, ou assistir falas de Naomi Oreskes, no You Tube e no TED); a perda de vegetação nativa, a perda de biodiversidade associada (correspondente a uma extinção em massa) e seus muitos impactos sobre os serviços que os ecossistemas propiciam à humanidade; e os impactos do modelo dominante de produção agrícola, especialmente da pecuária associada a dietas baseadas no consumo de carne.

A perda de biodiversidade causa especial preocupação. Desde 1998, a WWF publica a cada dois anos o Relatório Planeta Vivo, uma compilação muito informativa e útil sobre o estado do planeta, leitura fundamental tanto para o público em geral quanto para tomadores de decisão. Entre as muitas fontes de informação compiladas nesse relatório temos o Índice Planeta Vivo (Living Planet Index), que fornece uma medida do estado da diversidade biológica do planeta com base nas tendências populacionais de espécies de vertebrados de diferentes habitats terrestres, marinhos e de água doce.

No Relatório Planeta Vivo de 2018 (sumário em português aqui), podemos ver que, de 1970 a 2014, a abundância média de 16.704 populações monitoradas em todo o globo, pertencentes a 4.005 espécies, sofreu um declínio médio de 60%. No caso das populações de espécies de água doce, tivemos o pior declínio no mesmo período (em média, 83%). Para espécies marinhas, o declínio médio, de 1970 a 2012, foi de 36%, conforme relatado no Relatório Planeta Vivo de 2016 (sumário em português aqui). No mesmo relatório, vemos que, para espécies dependentes de terras úmidas (wetlands), esse declínio foi de 39%; para espécies terrestres, de 38%; e para espécies de florestas tropicais, de 41%.

A situação a que chegamos é muito séria, de fato comparável a uma extinção em massa. Este ano foi divulgado que até 1 milhão de espécies estão ameaçadas de extinção, muitas nas próximas décadas. 5,9 milhões de espécies terrestres (9% de tais espécies) não têm habitat insuficiente para sobrevivência a longo termo a não ser que seja feita restauração. Na história do planeta, esta é a segunda extinção em massa causada por seres vivos. A primeira foi causada pela evolução da fotossíntese em cianobactérias, que levou à extinção de uma grande diversidade de espécies anaeróbicas obrigatórias, no chamado holocausto do oxigênio. Mas, diferente de nós, as cianobactérias não tinham opção de não realizar fotossíntese e, assim, a elas não se poderia imputar responsabilidade pela extinção de outras espécies. Nosso caso é muito distinto, porque à nossa espécie cabe tal responsabilidade, dado que temos opção de fazer as coisas de modo diferente.

Mas qual seria o problema de tal perda de biodiversidade? De um lado, essa perda se mostra problemática pelo valor intrínseco da vida e de sua diversidade, de cada espécie que compõe a biosfera. Valor intrínseco tem sido objeto de controvérsia, pela dificuldade de sua mensuração, o que – argumentam alguns – dificulta que tenha papel importante nos debates sociais, políticos e econômicos. Não podemos perder de vista, contudo, que o valor intrínseco coloca uma questão central em foco, a qual é perdida de vista quando nos prendemos apenas aos valores instrumentais que a biodiversidade tem para nossas vidas: trata-se precisamente da questão de nossa responsabilidade, como seres capazes de deliberação e escolha, pela perda das outras formas de vida com as quais dividimos o planeta. Mas mesmo que o valor intrínseco da vida não cale fundo no seu ser, ainda assim você teria boas razões para se preocupar com a perda da biodiversidade, por conta dos chamados valores instrumentais, ou, dito de outra maneira, pelos serviços ecossistêmicos fornecidos pela vida. Afinal, sem os sistemas ecológicos e seres vivos, não poderíamos permanecer vivos, quanto mais manter a qualidade de nossa existência.

Introduzido em 2009, o conceito de limites planetários busca definir limites ambientais dentro dos quais a humanidade pode operar com segurança. Trata-se de uma maneira de sumariar os desafios que enfrentamos e buscar influenciar o desenvolvimento de políticas globais que possam propiciar uma transição para a sustentabilidade. Na última versão do modelo de limites planetários, que pode ser visto na imagem de abertura, foram incluídos nove limites, relativos a integridade da biosfera, mudança climática, novas entidades (novas substâncias, novas formas de substâncias preexistentes e formas de vida modificadas com potencial de gerar efeitos geofísicos e/ou biológicos indesejáveis), diminuição da camada de ozônio, carga de aerossóis na atmosfera, acidificação dos oceanos, fluxos biogeoquímicos (de fósforo e nitrogênio), uso de água doce e mudanças nos padrões de uso da terra. O modelo é capaz de mostrar quando a humanidade está num espaço de operação seguro em relação a um dado limite do planeta (cor verde), quando se encontra numa zona de incerteza, com risco crescente de ultrapassar um dado limite (cor amarela), e quando um limite já foi ultrapassado, levando nossa operação para além da incerteza (cor vermelha), com grande risco de que levemos o sistema Terra a operar em um novo estado, no qual serviços fundamentais para a nossa sobrevivência e qualidade de vida podem desaparecer. A análise dos limites planetários em 2015 mostrou que, conforme nosso melhor conhecimento, já estávamos operando para além da zona da incerteza, em alto risco, em três deles. Ultrapassamos os limites de integridade da biosfera e de funcionamento dos fluxos de fósforo e nitrogênio (especialmente pelo extensivo uso de fertilizantes contendo esses elementos químicos), a ponto de acarretar um novo estado de funcionamento. Em dois outros limites importantes, já operamos na zona de incerteza: mudanças climáticas e dos padrões de uso da terra.

O modelo dos limites planetários propicia uma maneira muito útil de entender os riscos e descompassos associados ao modo como as sociedades humanas têm operado em sua relação com a biosfera e o sistema Terra. Ele reforça o aviso lançado em 2017 por cientistas que buscaram mostrar como estamos ameaçando nosso futuro ao não enfrentarmos o problema do consumo dos recursos do planeta, bem como de suas marcantes desigualdades em termos geográficos e demográficos. Não se trata, contudo, de apenas emitir um aviso, mas de sugerir caminhos para a solução da atual crise socioambiental, mencionando-se naquele artigo a limitação do crescimento populacional, a reavaliação de politicas econômicas baseadas no crescimento (por exemplo, do PIB, em contraste com modelos de desenvolvimento sem crescimento), a redução das emissões de gases estufa, o incentivo ao uso de energias renováveis, a proteção dos habitats naturais, a restauração de ecossistemas, o controle da poluição, o combate à perda de animais (defaunação) e o controle das espécies invasoras.

Entre as expectativas dos que assinaram o artigo, havia a ação sociopolítica, incentivando-se cientistas, influenciadores na mídia e cidadãos em geral a insistirem para que governos tomassem medidas imediatas em relação aos problemas postos, como um “imperativo moral diante das gerações atuais e futuras de seres humanos e das outras formas de vida”. Mas também havia uma expectativa para cada um de nós, em nossos modos de vida: de que reexaminássemos e buscássemos mudar nossos comportamentos individuais e padrões de consumo.

Esses eram passos urgentes em 2017, num esforço de salvaguardar o planeta e a biosfera de crescentes e substanciais ameaças, e são ainda mais urgentes hoje, quase dois anos depois. Uma diferença muito importante é que uma quantidade crescente de líderes mundiais e também da população em geral se recusa a escutar a comunidade científica em tempos recentes. Diante da gravidade da situação em que se encontra o planeta e, por consequência, nossa própria existência, quanto estaríamos dispostos a investir para resolver ou mitigar os problemas ambientais que nos desafiam?

Quanto custa a conservação de áreas protegidas?

Por mais que seja interessante considerar essas estimativas relativas ao custo de manter áreas protegidas, é evidente que elas não são suficientes para fazer frente aos desafios que o estado do planeta nos coloca. Para fazermos uma transição rumo à sustentabilidade, necessitamos mudar nosso sistema de produção e consumo.

Avaliar o custo da gestão de áreas protegidas nos países em desenvolvimento não propicia, decerto, uma estimativa global de quanto custaria resolver ou mitigar todos os problemas ambientais contemporâneos. Contudo, fornece uma perspectiva relevante acerca da distância a que nos encontramos dos investimentos necessários. Uma estimativa disponível na literatura estabelece que seriam necessários 13 bilhões de dólares por ano para manter uma extensão suficiente de áreas protegidas nos países em desenvolvimento. Esse valor está bem além dos investimentos anuais em tais áreas protegidas. Contudo, não é difícil mostrar que esses investimentos podem ser alcançados, sobretudo se os compararmos com outros gastos globais. Por exemplo, 13 bilhões de dólares equivalem a 1% do que governos de todo o mundo gastam por ano em subsídios prejudiciais ao meio ambiente. Para usar outra comparação que mostra como, diante do estado do mundo, temos alocado recursos financeiros de modo equivocado, esse valor corresponde a 2% do que os norte-americanos gastam por ano em refrigerantes. Por fim, uma análise somente dos custos das áreas protegidas não considera os benefícios que essas áreas oferecem, inclusive de ordem econômica. Em muitos casos, a proteção de áreas biologicamente importantes pode gerar renda que supera os custos de sua criação e manejo.

Mudar sistema de produção e consumo… Mas em que direção?

Uma métrica muito interessante para pensar nosso impacto sobre o planeta Terra é a pegada ecológica. Ela mede o impacto das atividades humanas em termos da área de terra e água biologicamente produtivas necessária para produzir os bens consumidos e assimilar os rejeitos gerados por aquelas atividades. Ela corresponde, pois, ao ambiente necessário para produzir os bens e serviços necessários para suportar certo estilo de vida. É possível cada um calcular sua pegada ecológica. Combinando-se a pegada ecológica de todos os humanos, podemos calcular a pegada ecológica global.

Em 2014, estimou-se que a pegada ecológica global era de cerca de 20 bilhões de hectares, o que corresponde a uma Terra e meia. Isso torna muito evidente nossa insustentabilidade. Obviamente, não temos uma Terra e meia. Evidentemente, mesmo que nossa pegada ecológica fosse uma Terra, ainda seríamos insustentáveis, porque o planeta Terra deve manter não somente nossa espécie. E antes de nutrir esperanças de que poderíamos encontrar outro planeta para viver, convido o leitor a pensar não somente na improbabilidade de que seja encontrado algum lugar para ir a uma distância viável, mas, para além disso, em quem serão os “escolhidos” para colonizar outro planeta. Ou alguém acha que 7 bilhões de humanos seriam translocados para algum outro lugar?

Pegada ecológica global. De WWF: Living Planet Report 2018 (p. 30).

Um modo interessante de entender a relação entre nosso estilo de vida e sistema de produção e consumo, de um lado, e sustentabilidade, de outro, é cruzar dados sobre pegada ecológica com dados sobre o Índice de Desenvolvimento Humano (IDH).

Pegada ecológica em relação ao IDH ajustado para desigualdade. De WWF: Living Planet Report 2014 (p. 60) – Sumário em português aqui.

Usemos esse gráfico para pensar o chamado desenvolvimento sustentável. O desenvolvimento sustentável pode ser considerado um oxímoro, figura de linguagem que relaciona numa mesma expressão palavras que exprimem conceitos contrários. Para alguns, o conceito de desenvolvimento sustentável esvaziou os debates sobre as questões ambientais ao produzir um superficial consenso. Como seria possível desenvolvimento sustentável numa humanidade com pegada ecológica de uma Terra e meia? Desenvolver com sustentabilidade em tal situação? Claramente isso é impossível se desenvolvimento corresponder a crescimento econômico! Lovelock pode muito bem estar certo ao afirmar que somente podemos conduzir nosso sistema de produção e consumo para um retrocesso sustentável. Ou a alternativa pode ser promover desenvolvimento sem crescimento econômico, o que implica distribuir benefícios de maneira mais igualitária.

No gráfico acima, podemos ver, à primeira vista, como o conceito de desenvolvimento sustentável poderia ser operacionalizado. Vejam o quadrado verde na base direita do gráfico, que indica como poderíamos ser sustentáveis: pegada ecológica abaixo de uma Terra e IDH acima de 0,8. Mas não há qualquer país nesse quadrado verde! Assim, tratar-se-ia mesmo de operacionalizar desenvolvimento sustentável ou de reforçar que se trata de um oxímoro que pauta um consenso sem consequências? Para falar de modo muito simples e direto, esse gráfico mostra que nossos sistemas de produção e consumo só têm dois atratores: ou não se tem qualidade de vida (falando de modo bem cru, se morre de fome) e se é sustentável, ou se tem qualidade de vida (sendo bem claro, mais do que se precisa) e não se é sustentável.Não conheço melhor evidência da necessidade de mudarmos nossos sistemas de produção e consumo.

Também fica claro nesse gráfico como não temos ainda qualquer indicação sobre qual seria o sistema de produção e consumo para onde deveríamos ir. Isso é importante, de um lado, porque indica que devemos de fato atentar à natureza autocontraditória do desenvolvimento sustentável e aos seus efeitos de esvaziamento dos debates sobre questões socioambientais. De outro, mostra que não se trata de pensar numa opção entre diferentes sistemas de produção e consumo que estariam colocados, mas de repensar mais profundamente as condições de nossa existência no planeta. Ao polarizarmo-nos em nossas posições políticas, podemos estar simplesmente perdendo de vista o quadro mais geral do mundo (the big picture).

Concluindo: o que fazer?

No último fim de semana, num evento de passarinhada promovido pela Macaw Birdwatching no Vale Encantado, aqui em Salvador, fiz uma pequena fala em meio à restinga e um dos participantes (obrigado pela questão, Chermont!) perguntou “o que a gente poderia fazer?” A pergunta se situava localmente, mas as conexões entre contextos locais e globais, num mundo de problemas na escala planetária, autorizam a pensá-la globalmente. É uma pergunta muito importante, porque é sobre esperança e sobre não nos sentirmos impotentes: o que podemos fazer diante de tudo isso? Gostaria assim de fechar este texto com algumas sugestões em resposta a essa provocação.

É importante, antes de tudo, que não deixemos de lado a racionalidade. Ela nos define como humanos. Quem abandona a racionalidade, abandona a humanidade. Por racionalidade, entendo aqui a atitude de não aceitar qualquer afirmação que se faça sobre o mundo sem apreciar as razões que apoiam a afirmação e as fontes de confiança nas informações mobilizadas para sustentar tais razões. As razões são muitas e sem dúvida não são apenas científicas, tampouco são apenas empíricas (não vêm somente da experiência), mas quando se trata do mundo natural, as evidências que temos disponíveis são uma razão muito importante para aceitarmos afirmações a seu respeito. Nesta postagem, abordei algumas dessas evidências (na verdade, a ponta de um iceberg). Uma pessoa racional respeita as evidências ao pensar sobre o mundo natural. A evidência é para ela um sintoma, um sinal, uma marca da verdade. Assim, uma primeira atitude que cada um de nós pode ter é, em vez de cair vítima da desinformação, hoje muito ruidosa nas correntes de Whatsapp e em outras redes sociais, buscar informação, assegurar-se das fontes de informação em que decidimos confiar, saber do que está ocorrendo da maneira mais completa possível.

Devemos também nos perguntar o que podemos fazer, que diferença podemos representar em nossa realidade próxima, nosso bairro, nossa cidade, escola, universidade, nosso trabalho, nosso país. Agindo localmente e pensando globalmente, sendo capazes de ver o quadro mais geral do mundo, podemos fazer diferença. São questões para nosso dia-a-dia: O que mudar em nosso estilo de vida de modo a contribuir para um mundo melhor? O que mudar em nossos padrões de consumo? O que mudar em nossa alimentação? O que mudar na educação de nossas filhas e filhos?

Mas devemos estar cientes de que não basta agir em nossas vidas individuais. Precisamos pensar o que fazer coletivamente, e então agir politicamente, por exemplo, buscando ser fontes de informação nesse oceano de desinformação em que o Titanic naufraga. Por exemplo, contribuindo para pressionar nossos governantes a tomar atitudes e decisões que favoreçam a conservação do planeta, a sobrevivência da biosfera e nossa própria. Não se trata de ação partidária, para impedir ecos indevidos nesse país em que hoje vivemos. Agir politicamente é agir como cidadão. A palavra ‘política’ vem do grego polis, o que sugere que ser cidadão é discutir os problemas de nossa cidade, para nós hoje, nosso mundo, e agir em relação a eles. Qualquer um faz e deve fazer política, e isso não implica agenda partidária alguma, ao menos não necessariamente. Como a palavra “cidadão” se tornou desgastada, de tanto ser usada sem significado claro, devo dizer como a entendo, na esteira do que diz Henry Giroux: um cidadão é um agente moral e político que possui um sentido compartilhado de esperança e responsabilidade em relação aos outros, não somente em relação a si mesmo.

Para dar apenas mais uma sugestão, esta relativa a como educamos nossos filhos e filhas: propiciem a eles experiências de natureza! Levem-nos a restingas, florestas, praias conservadas, caatingas, cerrados, campos rupestres, não deixem que cresçam achando que leite se faz na prateleira do supermercado, ou sem saber que sem abelha não tem fruta, legume ou vegetal! Uma série de estudos tem mostrado que experiências de natureza são importantes preditores de uma atitude pró-conservação, esta de que tanto necessitamos se formos mesmo sobreviver. A separação das pessoas em relação à natureza, nos ambientes urbanos, mas também em ambientes rurais degradados, explica em boa parte a dificuldade que muitos enfrentam para entender o quadro geral em que nos encontramos, o estado do planeta e as atitudes e decisões que ele de nós demanda. Não deixem que suas filhas e filhos se somem à multidão dos desconectados da natureza. Ou que se somem aos consumidores e propagandistas da desinformação!

Charbel N. El-Hani

Instituto de Biologia/UFBA

PARA SABER MAIS:

Bruner, A. G., Gullison, R. E. & Balmford, A. (2004). Financial costs and shortfalls of managing and expanding protected-area systems in developing countries. BioScience 54: 1119-1126.

Ripple, W. J. et al. (2017). World scientists’ warning to humanity: A second notice. BioScience 67: 1026-1028.

Steffen, W. et al. (2015). Planetary boundaries: Guiding human development on a changing planet. Science 347: 1259855.

WWF (2018). Relatório Planeta Vivo.

Imagem de abertura: Modelo de limites planetários. Figura reproduzida de artigo de W. Steffen e colaboradores, de 2015, Planetary boundaries: Guiding human development on a changing planet.

Destaque

Tem uma mosca na minha ferida!

Para a maioria das pessoas, as moscas causam apenas uma reação: nojo. De fato, não há como negar que esses insetos sejam asquerosos. Eles entram em seu lixo, passeiam pelo esgoto e cadáveres –como discutido em um texto recente do Darwinianas– e regurgitam em tudo. Por causa dessas excursões por locais peculiares, ficam cobertos de bactérias e outros patógenos para depois andar com suas patinhas sujas por toda a sua comida. Pois é, as moscas são realmente nojentas, mas é justamente a atração desses insetos por material em decomposição que faz com que suas larvas sejam benéficas para a saúde humana.

Feridas crônicas podem se desenvolver em pacientes com diversas condições, como diabetes ou doença vascular, por exemplo. Essas feridas podem ter tecidos necrosados e infectados, e muitas vezes se tornam úlceras sem cicatrização –desesperadamente desagradáveis ​​para os pacientes que sofrem com elas. Em muitos casos, essas feridas podem piorar e resultar na amputação de partes ou mesmo de membros inteiros. No entanto, a aplicação de larvas (esterilizadas) pode reverter esse quadro. Quando todos os outros tratamentos falham, larvas de moscas em seu primeiro instar (larvas recém-nascidas) podem transformar, em poucos dias, uma úlcera estagnada em uma ferida limpa e saudável em processo de cicatrização. Esse tratamento alternativo é chamado de terapia larval, biocirurgia ou larvoterapia. A terapia larval é uma opção de atraente de desbridamento (remoção do tecido necrótico e outros resíduos de uma ferida) porque as larvas utilizadas para fins clínicos comem apenas tecidos mortos e deixam o tecido vivo intacto. Todos os outros procedimentos de desbridamento inevitavelmente destroem parte do tecido vivo.  

O uso de larvas para o desbridamento de feridas difíceis e crônicas não é uma ideia nova. Os aborígines australianos já usavam larvas para limpar feridas há séculos, mas as larvas passaram a ser apreciadas universalmente somente após algum tempo, quando os cirurgiões militares notaram que os soldados com feridas infestadas por larvas apresentavam uma melhor e mais rápida recuperação. Ambroise Paré foi um cirurgião-barbeiro que serviu no exército francês e fez um dos primeiros relatos sobre o benefício das infestações durante a batalha de St. Quentin, em 1557. Em 1829, o cirurgião de campo de Napoleão Dominique Larrey também observou os efeitos benéficos das larvas em ferimentos sofridos por soldados durante uma expedição à Síria. Ele notou que as larvas que se desenvolviam em ferimentos sofridos em batalha impediam o desenvolvimento de infecções e aceleravam a cura. Não há evidências, no entanto, de que Paré ou Larrey tenham introduzido larvas nas feridas de seus pacientes deliberadamente. Isso só aconteceu quando John Forney Zacharias, um cirurgião de Maryland durante a guerra civil americana, iniciou oficialmente a terapia com larvas, que ele explica ter salvado muitas vidas. Mais tarde, durante a Primeira Guerra Mundial, William Baer observou que as larvas auxiliavam na cicatrização de feridas e desenvolveu com sucesso um método para produzir larvas esterilizadas que não disseminariam infecções. A terapia foi amplamente utilizada até depois da Segunda Guerra Mundial, quando houve a descoberta de antibióticos e o desenvolvimento de melhores técnicas cirúrgicas, que deixaram as larvas em segundo plano, utilizadas apenas como último recurso.

O interesse renovado na terapia larval foi desencadeado com ocorrências generalizadas de “superbactérias”, resistentes a diversas classes de antibióticos. Por exemplo, a bactéria que ocorre mais comumente em feridas, Staphylococcus aureus, adquiriu resistência à meticilina em 1961, dois anos após sua introdução como substituto da penicilina. A evolução da resistência a antibióticos levou a um aumento do tempo de hospitalização e tratamento de pacientes com feridas crônicas. Como resultado, desde 1990, as larvas voltaram a ser utilizadas no tratamento de certas feridas que, de outra forma, seriam intratáveis. ​​Suas secreções são eficazes mesmo contra S. aureus resistente a antibióticos. As célebres larvas também atuaram no filme Gladiador (2000). Em uma das cenas, o protagonista desmaia após ser ferido em uma batalha e, quando ele acorda, encontra sua ferida cheia de larvas aplicadas por um amigo. As larvas limparam a ferida também na versão cinematográfica da terapia larval. Em 2004, o FDA (“Food and Drug Administration”) aprovou o uso de larvas estéreis em aplicações médicas nos Estados Unidos.

As larvas usadas na terapia geralmente pertencem a espécies de moscas varejeiras (apresentadas em texto sobre Entomologia Forense aqui no Darwinianas), como a Lucilia sericata. No Brasil, larvas de Cochliomyia macellaria também estão sendo testadas para o mesmo propósito. Essas larvas alimentam-se exclusivamente de material orgânico em decomposição e se afastam de uma ferida quando há apenas tecido saudável. Elas também são fáceis de cultivar em condições estéreis e são relativamente resistentes (podem ser resfriadas e armazenadas a 5°C). Cerca de 10-20 larvas esterilizadas são aplicadas por centímetro quadrado de ferida. Como as larvas de moscas são altamente móveis, há necessidade de contê-las em um curativo especial que lhes permite alcançar o tecido a ser tratado, mas impede que saiam da ferida. O progresso do tratamento é verificado diariamente, e as larvas são trocadas pelo menos a cada três dias por causa de seu rápido crescimento e ciclo de vida curto em temperaturas corporais humanas.

As larvas limpam o tecido necrótico com uma grande velocidade, apesar de não possuírem dentes. Elas secretam enzimas proteolíticas digestivas para liquefazer o tecido necrosado que servirá para sua alimentação. Juntamente com as enzimas, as larvas secretam outras moléculas com papel ativo na cicatrização da ferida: fatores estimulantes do crescimento celular, fatores antimicrobianos e fatores antiinflamatórios. A rápida melhora no quadro se dá então pelas diferentes atuações da larva na ferida. A alimentação competitiva das larvas das moscas varejeiras remove rapidamente a fonte de alimento das bactérias e muitas delas são digeridas no processo. A remoção do tecido morto também permite uma melhor difusão do oxigênio nos tecidos saudáveis, o que impede a proliferação de bactérias anaeróbicas. Elas também secretam fatores antibacterianos e antifúngicos  eficazes contra inúmeros patógenos, incluindo cepas resistentes a antibióticos. Além de combater a infecção, as secreções larvais também induzem a migração de fibroblastos, proliferação e remodelação do tecido, acelerando a recuperação. Finalmente, as larvas podem promover o crescimento do tecido por meio da estimulação física do tecido da ferida. O movimento ajudaria o fluxo das secreções das larvas e a quebra mecânica do tecido morto.

Todos esses processos se tornaram alvos para desenvolvimento de produtos biotecnológicos. Max Scott, da North Carolina State University, por exemplo, aposta na nova geração da terapia larval, combinando a atividade das larvas na ferida à atuação do fator de crescimento humano derivado de plaquetas (PDGF). Ele e sua equipe geraram uma linhagem de L. sericata transgênica que produz e secreta o fator de crescimento humano. O PDGF estimula a sobrevivência celular, a proliferação de fibroblastos e a quimiotaxia, reorganização da actina e produção e secreção de outros fatores de crescimento. Sua produção torna a larva ainda mais eficiente no desbridamento. Mesmo os estudos básicos sobre a biologia e evolução do hábito alimentar em Calliphoridae realizado pelo nosso grupo, em colaboração com a Profa. Patrícia J. Thyssen na Universidade de Campinas, contribuem para a compreensão dos mecanismos moleculares subjacentes às preferências alimentares e dinâmica na ferida. Ensaios de preferência alimentar nos permitem escolher, dentre as espécies de Calliphoridae, aquelas que se alimentam exclusivamente de tecido necrosado, sem invadir o tecido sadio, enquanto nossa análise da expressão gênica nas larvas pode revelar proteínas secretadas com potencial terapêutico. Essas proteínas larvais podem ser estudadas para o desenvolvimento de pomadas para desbridamento, sem a necessidade da aplicação das larvas, que ainda encontra uma certa resistência de profissionais de saúde e do público em geral. Enquanto as pomadas não chegam ao mercado, as larvas funcionam como dispositivos médicos em miniatura com o poder de ajudar a curar e livrar muitos da carga dolorosa e incapacitante de feridas crônicas.

Tatiana Teixeira Torres (USP)

Para saber mais:

– Masiero FS, Martins DS e Thyssen PJ (2015) Terapia Larval e a aplicação de larvas para cicatrização: revisão e estado da arte no Brasil e no mundo. Revista Thema, 12(01): 4-14.

Nesse artigo, os autores revisam a literatura sobre terapia larval, apresentando a aplicação de larvas como alternativa para cicatrização de feridas. Um dos objetivos dos autores é desmistificar a modalidade terapêutica e estimular profissionais da saúde a aplicá-la em larga escala.

– Sherman RA (2014). Mechanisms of Maggot-Induced Wound Healing: What Do We Know, and Where Do We Go from Here? Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, 2014: 592419.

Revisão dos estudos clínicos controlados que testaram a eficácia da terapia larval. Pelos dados clínicos levantados há consenso de que o uso das larvas é efetivo no desbridamento. As evidências clínicas para a cicatrização acelerada de feridas são escassas, mas estudos clínicos pequenos sugerem fortemente que as larvas realmente promovem o crescimento de tecidos e cicatrização de feridas.

– National Geographic (2012) Maggot Medicine.

Programa mostrando a utilização da terapia larval. O vídeo contém cenas reais de larvas sendo aplicadas em uma ferida. Essas cenas podem ser desagradáveis para alguns espectadores.

Destaque

Bomba relógio do Ártico?

O que têm a ver os microrganismos do Ártico com uma bomba relógio? Descubra neste post do Darwinianas.

Já tratei em posts anteriores da grande importância que os microrganismos têm nos solos em escalas globais e locais. No post de hoje vou dar um pouco mais de ênfase a uma combinação explosiva: o derretimento do gelo dos solos do Ártico (conhecido como “permafrost”, em inglês) e as atividades dos microrganismos que ali vivem congelados. Já se fala em cenários apocalípticos (inclusive foco de um documentário),  concentrações crescentes de gases estufa que irão gradativamente descongelar mais e por mais tempo os solos do Ártico, e que haverá um ponto no qual isso causará o aumento abrupto desses gases, levando a um ciclo de retroalimentação positivo de aquecimento em proporções apocalípticas. A esse fenômeno é dado o nome de “bomba de metano”.

Muito se fala sobre a emissão de CO2 pelo ser humano e os impactos dessas emissões nas mudanças climáticas, mas é importante reforçar aqui que o metano é um dos gases que têm maior potencial de efeito estufa. O metano é produzido em grande parte como “resíduo metabólico” da respiração anaeróbica de microrganismos. Esses microrganismos do Domínio Archaea (ver post anterior para relembrar o que é esse Domínio) são conhecidos como metanogênicos. Muito se fala também sobre a contribuição do gado, através dos seus puns, como importante fonte de metano para a atmosfera. No entanto, um grande problema que está deixando cientistas de cabelo em pé é o derretimento mais acelerado dos solos e lagos do Ártico. Estima-se que 50% do carbono orgânico presente no solo esteja nessa região do globo, que representa apenas 16% da área da Terra. À medida que mais metano é liberado para atmosfera, o efeito estufa aumenta e mais permafrost é descongelado, liberando mais metano… esse ciclo se repete, porém com um detalhe: pode haver um ponto no qual  a liberação desse metano não seja mais gradual, liberando quantidades muito grandes de metano, e passe a provocar um aumento drástico e irreversível de temperatura.

Em um estudo recente publicado na prestigiada revista da Academia Norte-Americana de Ciências (Proceedings of National Academy of Sciences, PNAS) coordenado por Konstantinos T. Konstantinidis, os autores mostraram que, de fato, com o aumento da temperatura, microrganismos que produzem metano se proliferam. Os autores utilizaram uma abordagem experimental amostrando solos durante mais de 3 anos e experimentalmente os aquecendo. Os autores observaram que as mudanças nas comunidades nos 4 anos e meio de estudo foram bem maiores do que as que foram observadas anteriormente em 1 ano e meio de estudo. Além da proliferação de microrganismos produtores de metano em solos aquecidos (comparados com os não aquecidos), há maior potencial de respiração da comunidade microbiana de solos aquecidos. Isso quer dizer que o carbono orgânico presente nesses solos poderá ser convertido em CO2 mais rapidamente e liberado para a atmosfera, aumentando ainda mais o efeito estufa.

Estamos atravessando um momento crítico na história da humanidade. Se a bomba de metano “explodir” de fato, como vários cientistas estão prevendo, os danos serão gravíssimos para a geração dos nossos filhos, e não daqui a 200 ou 300 anos. Não dá tempo para errar no que diz respeito a nossa sobrevivência, por isso penso que projeções como essas, sustentadas por fortes evidências, devem ser levadas a sério e uma escolha parcimoniosa deve ser feita, ou seja: remediar imediatamente, reduzindo as emissões de carbono e aumentando o potencial de sequestro de carbono, preservando áreas conhecidas como sumidouros de carbono, como manguezais bancos de gramíneas marinhas.

Pedro Milet Meirelles

Laboratório de Bioinformática e Ecologia Microbiana

Instituto de Biologia da UFBA

meirelleslab.org

Para Saber mais:

Collins, William D., et al. “Large regional shortwave forcing by anthropogenic methane informed by Jovian observations.” Science advances 4.9 (2018): eaas9593.

Johnston, Eric R, et al. “Responses of Tundra Soil Microbial Communities to Half a Decade of Experimental Warming at Two Critical Depths.” (2019) Proceedings of the National Academy of Sciences 116 (30): 15096 LP-15105.

Destaque

Robôs maravilhosos e relojoeiros cegos

Há tempo nos divertimos com imitações de seres humanos. Os primeiros robôs, se é que mereciam este nome, eram extremamente simples: algo como marionetes com cordéis ligados a engrenagens de relojoaria, rebuscados bonecos de dar corda. No século XIII eles fascinavam imperadores e religiosos, e a igreja católica européia financiou e engendrou inúmeros santos e presépios maquínicos, com anjos-robôs que voavam, com almas subindo aos céus, santos que sorriam, andavam, giravam os olhos em interação com o público, o qual se deleitava entre o riso e o assombro da então novíssima tecnologia. Este assombro frente ao homem-máquina permanece ainda nos dias de hoje, com robôs sociais modernos imitando cada vez mais perfeitamente o comportamento humano, produzindo interações que se aproximam cada vez mais dos cenários dos filmes de ficção científica. Inclusive, no que se refere conversas online (chats), a ficção científica já chegou: muitas vezes não discernirmos se fomos atendidos por uma inteligência natural ou artificial, tamanha a sofisticação dos sistemas computadorizados de comunicação. O mesmo vale para bots que operam perfis falsos em redes sociais, ou que atuam no mercado financeiro, comprando e vendendo ações automaticamente.

Para muitos, a ficção científica é apenas uma questão de tempo: logo mais estaremos conversando diariamente com robôs sociais, naturalizando assim o assombro de nos recriarmos à nossa própria imagem e semelhança. Curiosa essa nossa propensão demiúrgica. Há séculos tentamos nos transformar em deuses capazes de criar seres “vivos”, e se a ciência afinal conseguir este feito extraordinário, muitos entenderão não haver mais necessidade de deuses “reais”: a religião seria afinal substituída pela ciência, pois nos transformaríamos nós mesmos em deuses. Será mesmo? Duvido muito desta possibilidade. Não da possibilidade de criarmos robôs quase humanos, mas da possibilidade de a ciência substituir a religião.

Quanto a criar robôs, há empresas trabalhando, por exemplo, na produção de implantes neurais, interfaces cérebro-máquina com conexão sem fio a computadores. Máquinas mais simples, como implantes cocleares que processam a linguagem para pessoas com severa perda auditiva, já estão em uso há um certo tempo. O que se discute hoje é a ampliação não só da capacidade de processamento como do nível de integração destes implantes com o sistema nervoso. Logo poderemos passar do uso de implantes com finalidades médicas para o uso de implantes com finalidades recreativas, ou para ampliação das capacidades humanas. Estamos pois a um passo de criar híbridos homem-máquina, super-homens com capacidades sobre-humanas.

Recentemente um número especial da influente revista inglesa Philosophical Transactions of the Royal Society analisou não apenas as questões éticas, mas também as possibilidades reais de aprimoramento técnico na comunicação homem-máquina, bem como os efeitos psicológicos desta interação. Por exemplo, para robôs serem capazes de interagir satisfatoriamente com humanos pode ser necessária uma arquitetura computacional multimodal inspirada nas neurociências, criando um sistema de memória autobiográfica, como vem sendo testado no robô iCub. Interfaces que permitam o reconhecimento online da personalidade e emoções de usuários humanos, baseado nas imagens e sons capturados durante a interação, também serão fundamentais, e estão disponíveis em robôs como o NAO da Softbank Robotics. Mas isso não é suficiente: os robôs têm que manter o engajamento em uma relação com humanos. Quem quer que tenha estado em mesas de bar sabe da energia, inventividade e carisma necessários para manter-se no foco das atenções, e os robôs estão evoluindo neste sentido, desenvolvendo expressões faciais adequadas ao contexto, incorporando sentimentos como confiança, e captando a perspectiva do interlocutor, em plataformas computacionais que não são mais programadas apenas de cima para baixo (como os antigos jogos de xadrez), nas quais todas as possibilidades de ação estão previamente dadas na “mente” do robô, mas que se adaptam ao imprevisto ao acrescentar curiosidade e capacidade de aprendizado treinada em situações concretas. Robôs sociais inteligentes estão surgindo.

Finalmente, robôs sociais inteligentes são muitas vezes inspirados na biologia, psicologia e neurociência, ou seja, eles são modelos artificiais daquilo que a ciência hipotetiza ser o funcionamento humano. Assim, tais robôs são também úteis para testar estas próprias hipóteses sobre nosso funcionamento. Se eles mimetizam bem nosso funcionamento, tais hipóteses não devem estar muito equivocadas. Eles permitem também que possamos controlar experimentalmente as interações humanas, e portanto facilitam seu estudo experimental. Por exemplo, podemos entender se a sincronização de posturas durante uma conversa aumenta a empatia, ao variar artificialmente a força desta sincronia postural em robôs, durante interação com humanos.

Claro, há inúmeras questões éticas envolvidas com o surgimento destas novas tecnologias. Quando estamos remediando uma deficiência (fazendo um surdo escutar), sabemos qual é o comportamento “normal” que desejamos restaurar. Já quando estamos ampliando a cognição do indivíduo de forma apenas recreativa, não há um “normal” a ser restaurado. Estamos criando algo novo, e há inúmeras incertezas sobre como isto pode afetar não apenas o indivíduo (sua fisiologia, seus aspectos psicológicos e interacionais), mas também o meio social. Se futuros humanos com próteses computacionais (seres híbridos) puderem controlar robôs, ou se comunicar com, ou controlar outros híbridos, teremos um claro efeito social destas novas tecnologias. Seria permitido a um híbrido, por exemplo, modificar (imprimir um hábito em) o cérebro de outro enquanto o outro dorme? E se hackers invadirem seu cérebro porque você não atualizou o sistema? Seria eticamente adequado permitir a competição entre humanos normais e híbridos por vagas no mercado de trabalho? Não estaríamos aumentando a disparidade social ao permitir que os mais ricos tenham acesso aos melhores empregos por terem implantes neurais mais potentes? Como se vê, há inúmeros dilemas éticos no caminho destas novas tecnologias.

Para finalizar, voltemos à ciência substituindo a religião. Ao homem-máquina semi-deus substituindo os antigos deuses no imaginário social, ao criar robôs perfeitos à sua imagem e semelhança. As novas possibilidades tecnológicas nos deixam maravilhados e assombrados. Este sentimento, este deslumbramento que vemos nas ficções científicas povoando o imaginário ocidental, é o mesmo deslumbramento dos medievais com as primeiras marionetes mecânicas. Tais marionetes eram capazes, para eles, de comportamentos surpreendentes, possíveis apenas nos seres vivos. Elas pareciam animadas por dentro. Foi deste deslumbramento que surgiu a ideia de que as máquinas iriam ser gradativamente aperfeiçoadas até se assemelharem completamente a nós mesmos.

A ideia medieval era a de que as máquinas não eram inertes, e como tal serviriam de modelo para o nosso próprio comportamento criativo. Seríamos assim uma máquina maravilhosa e surpreendente. No entanto, com o passar do tempo, e com a familiaridade com os bonecos mecânicos, este deslumbramento cedeu lugar para a concepção mecanicista atual, predominante nas neurociências, de que o cérebro é uma máquina de resposta a estímulos externos, que os animais são, ao final, apenas marionetes, complicadas é verdade, mas ainda assim marionetes, como um carro, cheio de peças, marionetes cheias de órgãos, cada um para uma função automática e pré-determinada. Esta concepção de uma máquina passiva foi introduzida e defendida pela igreja (em particular pelo protestantismo, veja um detalhamento histórico no livro de Jéssica Riskin), quando estava se arriscando a perder o controle sobre o imaginário social para a nascente ciência moderna. Para retomar o controle sobre o imaginário ela formulou a partição da máquina maravilhosa em corpo inerte e alma livre. Doravante a ciência estuda o corpo inerte, e a religião a alma criativa.

Boa parte da biologia contemporânea deriva desta concepção de corpo como máquina pré-programada. Reflexos disto vemos na concepção de que os genes pré-determinam o que somos, de que a fisiologia é o mundo das respostas e ajustes automáticos, de que temos instintos incontornáveis, enfim, de que os padrões biológicos são fruto de uma ordenação prévia que, no renascimento, era dada por Deus e que, em Darwin, seria dada pelo acaso, elaborada por um relojoeiro cego. Vemos assim que, curiosamente, a biologia do século XIX e XX aceitou uma concepção basicamente teológica do corpo como um aparato maquínico inerte. Não há portanto qualquer possibilidade de que a ciência substitua a religião: ao contrário, esta visão científica é, em sua origem, uma concepção religiosa. Ciência e religião andam juntas no corpo da cultura, e ainda teremos muito trabalho pela frente se quisermos construir uma teoria biológica realmente alternativa, uma concepção que restaure no âmago do ser vivo sua relojoaria inventiva, a máquina maravilhosa que, por enquanto, ainda somos.

Hilton Japyassú (UFBA)

Para saber mais

Cross ES, Hortensius R, Wykowska A. 2019 From social brains to social robots: applying neurocognitive insights to human–robot interaction. Phil. Trans. R. Soc. B 374: 20180024.

Gunes H, Celiktutan O, Sariyanidi E. 2019 Live human–robot interactive public demonstrations with automatic emotion and personality prediction. Phil. Trans. R. Soc. B 374, 20180026.

Metta G et al. 2010. The iCub humanoid robot: an open-systems platform for research in cognitive development. Neural Netw. 23, 1125 – 1134.

Riskin, J. 2016. The restless clock: a history of the centuries-long argument over what makes living things tick. The University of Chicago Press.

Destaque

Um verdadeiro ping-pong viral

Cientistas descrevem o adenovírus HAdV-B76, com capacidade sem precedentes de “pular” de uma espécie de primata para outra, incluindo a nossa.

Desde a sua descoberta no final do século XIX, os vírus provocaram intenso debate a respeito da sua classificação: afinal, os vírus são entidades vivas? Até hoje, cientistas se dividem na defesa de argumentos a favor ou contra a classificação dos vírus como entidades vivas, mas todos parecem concordar que, independente do seu ‘status’, os vírus são entidades fascinantes. Inertes fora da célula, uma vez dentro dela os vírus são capazes de cooptar o metabolismo celular e produzir milhares de novas partículas virais em poucas horas.  

Vírus são extremamente pequenos  e estão, em geral, abaixo da capacidade de resolução do microscópico óptico. A despeito do seu tamanho minúsculo, são capazes de infectar organismos de todos os Domínios da vida (Archaea, Eubacteria e Eukaria), desde bactérias até seres humanos (Figura 2), e são causadores das mais diversas doenças em seus hospedeiros. Apesar de já termos conhecimento da existência de vírus gigantes de estrutura mais complexa, a estrutura viral é, em geral, simples: os vírus são compostos por material genético (DNA ou RNA) envolto por uma cápsula de proteínas, o capsídeo viral. Além disso, em muitos vírus o capsídeo é envolto por um envelope formado por uma bicamada lipídica derivada da célula hospedeira.

Figura 2. Bacteriófago, primeiro virus descrito, no início do século XX, por Federik Twort (1915) e Félix D’Herelle (1917). Os bacteriófagos, ou simplesmente fagos, são virus que infectam exclusivamente bactérias. (Fonte: Hans-Wolfgang Ackermann, Wikipedia. [CC BY 2.5.] )

Quando falamos de vírus, no entanto, não estamos falando de um grupo homogêneo de entidades. Em 2018, o Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV) reconheceu 4.958 espécies de vírus, organizadas em 143 Famílias e 14 Ordens, apesar de estimativas do números de espécies virais chegar a quase 200.000 só nos oceanos. Apesar da existência de uma multiplicidade de classificações, uma das mais largamente utilizadas é a Classificação de Baltimore, inicialmente proposta em 1971, com base no genoma e no modo de replicação do DNA viral. Esse sistema agrupa os vírus em sete classes, I a VII, conforme a Figura 3.

Figura 3. Classificação de Baltimore. As sete classes (I-VII), propostas por David Baltimore, levam em consideração o material genético viral assim como o seu modo de replicação. (Fonte: Thomas Splettstoesser, Wikipedia/www.scistyle.com, [CC BY-SA 3.0]).

Os vírus adentram a célula hospedeira por meio do reconhecimento de, e acoplamento a, receptores na superfície celular.  Assim, um dos mecanismos propostos para a capacidade dos vírus em “pular” de uma linhagem de hospedeiro para outra baseia-se no grau de conservação desses receptores celulares ao longo da evolução. Quanto mais conservados os receptores, maiores as chances de um vírus “saltar” de uma linhagem a outra. Sabemos, por exemplo, que dos 219 vírus capazes de infectar humanos, mais de um-terço é também capaz de infectar hospedeiros não-humanos, principalmente outras espécies de mamíferos e aves. Além disso, muitos vírus exclusivos de seres humanos tiveram origens em outras espécies de mamíferos ou aves.

Um exemplo relativamente recente de infecção entre linhagens é o Vírus da Imunodeficiência Humana (HIV), causador da Síndrome da Imunodeficiência Humana Adquirida (AIDS). Até hoje, mais de quarenta espécies de primatas são susceptíveis ao Vírus da Imunodeficiência Símea (SIV), considerado precursor em macacos, do HIV. Humanos são hospedeiros de dois tipos principais de HIV, o HIV-1 e o HIV-2. O HIV-1 é geralmente agrupado em quatro linhagens, M, N, O e P, sendo cada uma o resultado de um evento independente de infecção trans-específica de chimpanzés para o homem. Dentre as linhagens de HIV-1, o grupo M é, sem sobra de dúvidas, o mais prevalente, infectando milhões de pessoas em todo o mundo. Por sua vez, o HIV-2, desde a sua descoberta, manteve-se restrito ao Oeste da África. Mais brando em suas manifestações clínicas, e dificilmente resultando em AIDS, o HIV-2 produz quadro semelhante ao HIV-1 em pacientes susceptíveis. O HIV-2 tem sido agrupado em, pelo menos, oito linhagens de A a H, cada uma representando um evento independente de infecção trans-específica do Cercobeus atys para o homem.

Essa semana, um artigo publicado no Journal of Virology descreveu um fato surpreendente: a sequência do genoma de um adenovírus, patogênico ao homem, apresentou sinais de infecção trans-específica, tanto em humanos como também em chimpanzés e bonobos. Adenovírus são vírus de genoma de DNA de fita dupla (dsDNA), não envelopados, incluídos na Classe I (Figura 3). Os mais de 50 sorotipos já identificados, classificados de A a G, são responsáveis por diversas doenças em humanos e outros mamíferos, incluindo infecções do trato gastrointestinal, conjuntivite, assim como infecções do trato respiratório e até infecções de múltiplos órgãos em pacientes com sistema imune enfraquecido.

O adenovírus, descrito no artigo em questão, se trata do tipo HAdV-B76, associado a um caso de óbito por infecção respiratória em 1965 e apresentando genoma quase idêntico a dois outros adenovírus símios, recentemente isolados em chimpanzé (SAdV-B35.1) e bonobo (SAdV-B35.2). Análise detalhada do genoma do HAdV-B76 sugeriu também que se trata de um vírus recombinante, ou seja, é o resultado da união de dois outros tipos de vírus símios, o SAdV-B16, e o SAdV-B21 (Figura 4).

Figura 4. Árvore filogenética com base na sequência completa do genoma de diversos adenovírus. Os principais tipos de adenovirus humanos  e símios estão identificados e sua posição filogenética ressaltada por meio das diferentes cores. A seta Vermelha aponta para a posição do HAdV-B76 e a sua próxima relação aos adenovírus símios SAdV-B35.1 e 35.2. (Fonte: Modificado de Dehghan et al. 2019).

Esses achados apontam para ao menos dois mecanismos de evolução viral: a recombinação e a infecção trans-específica. No caso específico do HAdV-B76, os dados sugerem que a evolução desse vírus é pontuada pelos dois mecanismos. Além disso, a origem do HAdV-B76 parece resultar de um verdadeiro “ping-pong viral”: não apenas resultante de múltiplos eventos de zoonose, quando os adenovírus símios foram capazes de cruzar a barreira específica e infectar humanos, como de antroponose, quando os adenovírus humanos foram capazes de infectar símios. Os autores sugerem que esse “ping-pong viral” pode ser um novo mecanismo de evolução viral, potencialmente resultando na origem de novos tipos virais, com potencial de causar doenças em humanos.

Assim como no ping-pong, a rapidez com que a bola vai de um lado a outro e a destreza dos jogadores em responder prontamente aos ataques do oponente parecem determinar o ganhador, e a semelhança dos adenovírus a uma bolinha de ping-pong (Figura 1) parece quase uma brincadeira de mal-gosto. No caso do HAdV-B76, a capacidade sem precedentes de saltar, de uma linhagem de primatas a outra, tão rapidamente, parece ser a chave do sucesso evolutivo desses vírus. Ainda é cedo para saber se haverão vencedores nessa partida, mas uma coisa surpreende: a agilidade desses vírus é algo novo para nós. Conseguiremos um contra-ataque à altura? Fica a questão.

Ana Almeida

California State University East Bay (CSUEB)

Para saber mais:

Davison AJ, Benko M, Harrach B. 2003. Genetic content and evolution of adenoviruses. Journal of General Virology 84: 2895-2908.

El-Hani CN. 2000. O que é vida? Para entender a biologia do século XXI. Relume Dumara.

Koonin EV, Dolja VV, Krupovic M. 2015. Origins and evolution of viruses of eukaryotes: The ultimate modularity. Virology 479: 2-25.

Wollhouse M, Scott F, Hudson Z, Howey R, Chase-Topping M. 2012. Human viruses: discovery and emergence. Phil Trans Royal Soc B 367: 2864-2871.

Figura 1. Micrografia eletrônica de transmissão de um adenovírus. (Fonte:  William Gary Jr., Wikipedia [Domínio Público]).

Destaque

Adaptação em ritmo acelerado

Mutações vantajosas –aquelas que aumentam as chances de sobrevivência e reprodução de seu portador—surgem muito rapidamente em populações de moscas expostas a inseticidas. O que explica a velocidade desse processo? Por que a adaptação pode ocorrer tão rapidamente?

Nas útimas décadas inseticidas vêm sendo usados cada vez mais na agricultura, entre eles os organofosforados. Largamente usados em todo o mundo, eles foram desenvolvidos para atacar espécies que causam prejuízos, mas também são tóxicos para aquelas que não atacam plantações, como é o caso da mosca das frutas Drosophila melanogaster. O uso de inseticidas resulta num fascinante experimento de seleção natural, em que moscas que carregam mutações que conferem resistência ao inseticida tornam-se cada vez mais comuns. Tratamos da evolução de resistência a pesticidas num post anterior, em que a diversidade de mecanismos de resistência é discutida. Continue Lendo “Adaptação em ritmo acelerado”

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A primeira célula do primeiro animal

Os primeiros seres vivos que habitaram nosso planeta eram células que vagavam pelos mares se alimentando e reproduzindo por si só, como ainda o fazem milhões de outras espécies unicelulares. Mas essa solidão celular foi quebrada diversas vezes durante a história evolutiva, quando indivíduos de uma espécie, depois da divisão celular, continuaram vivendo juntos, formando colônias de células idênticas. Algumas destas espécies coloniais deram outro passo evolutivo e originaram seres multicelulares composto por diferentes tipos celulares, cada um especializado na captura de alimentos, suporte, proteção ou mesmo reprodução. Continue Lendo “A primeira célula do primeiro animal”

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Cerveja, civilização e genes

Um dos provérbios mais antigos conhecido exime o álcool de qualquer responsabilidade em caso de acidentes: A cerveja está bem, o que está mal é o caminho (Mesopotâmia, século II a.C). A veneração pelo álcool na Mesopotâmia é a regra e não a exceção na história da humanidade. Embora o álcool represente hoje um grave problema social e de saúde pública, ele foi fundamental para o desenvolvimento da civilização, nos ajudando a construir cidades e impérios, superar epidemias e aperfeiçoar o processo democrático. Continue Lendo “Cerveja, civilização e genes”

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Law & Order: Unidade de Insetos Especiais

Em 29 de dezembro de 2017, após 17 anos encarcerada em Nevada por um assassinato que não cometeu, Kirstin Lobato foi finalmente inocentada por moscas varejeiras, ou melhor, pela ausência dessas moscas em um corpo. Lobato havia sido condenada por um horrível assassinato de um sem-teto, cujo corpo foi encontrado atrás de uma lixeira em Las Vegas. Apesar de uma cena de crime rica em evidências, os detetives do caso ignoraram pistas óbvias, concentrando sua investigação em Lobato, na época com 18 anos, com base apenas em boatos, como revelado em uma matéria da mídia independente The Intercept. Lobato foi inocentada com a ajuda da entomologia forense, que é a aplicação de conhecimento biológico de insetos –e  outros artrópodes– na investigação criminal. Continue Lendo “Law & Order: Unidade de Insetos Especiais”

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Um relacionamento a três bastante tóxico

A simbiose está no ar! Trabalho sobre simbiose publicado na semana passada elucida a produção de uma importante toxina envolvida na relação entre uma alga, uma lesma e uma bactéria.

É amplamente conhecido que uma das estratégias de defesa mais eficientes no oceano é a produção de compostos químicos tóxicos. Sabendo disso, cientistas, há décadas, exploram esses ambientes à procura de moléculas, também conhecidas como produtos naturais, para explorarem suas atividades e possíveis aplicações. Diversos desses produtos já são usados amplamente na indústria farmacêutica para fabricação de remédios contra câncer e analgésicos potentes, mas sabemos que ainda há uma enorme quantidade de compostos que ainda não conhecemos. Em alguns casos, não se sabe ainda muito bem como essas moléculas são produzidas pelos organismos que as detêm. Saber a sua origem e e o modo como essas moléculas são fabricadas (os passos metabólicos envolvidos em sua produção) é de grande importância para que possamos fabricá-las em laboratório. No entanto, não é só para biotecnologia e para indústria farmacêutica que o estudo dessas moléculas interessa. Continue Lendo “Um relacionamento a três bastante tóxico”

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Ecossistemas e outras mentes

Afinal, plantas pensam? Elas se comunicam, trocando figurinhas umas com as outras, e aprendem com isso? Se a resposta for positiva, ficamos cada vez mais tentados a dizer que plantas, apesar de não possuirem um sistema nervoso, são inteligentes e, se isso é verdade, o que seria afinal uma cognição assim tão ampliada?

Lenta e hesitantemente passamos a admitir que plantas aprendem. Elas se habituam a estímulos inofensivos, de forma semelhante a nós mesmos, que paramos de prestar atenção a um ruído intermitente que não nos afeta em nada, e isto caracteriza um tipo óbvio, embora simples, de aprendizagem. Mais que isso, no entanto, elas são capazes de se comunicar umas com as outras, informando a suas colegas ao lado que estão sendo, por exemplo, comidas por uma infestação de lagartas, o que faz com que suas vizinhas passem a produzir substâncias defensivas em suas folhas, tornando-as tóxicas ou impalatáveis às lagartas. Elas também passam às suas vizinhas substâncias nutritivas através de uma rede de fungos no subsolo que conectam as raízes de uma planta às de outra, e se antecipam à bonança de nutrientes no solo, produzindo raízes em locais ainda ruins, mas promissores, locais nos quais esteja havendo gradual melhoria na qualidade do solo. Toda esta complexidade, que a ciência está apenas começando a compreender, parece desafiar nosso entendimento do que vem a ser a própria cognição. Afinal, plantas pensam? Elas se comunicam, trocando figurinhas umas com as outras, e aprendem com isso? Se a resposta for francamente positiva, ficamos cada vez mais tentados a dizer que plantas, apesar de não possuirem um sistema nervoso, seriam inteligentes, e se isso é verdade, o que seria afinal uma cognição assim tão ampliada? Continue Lendo “Ecossistemas e outras mentes”

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As cesarianas estão influenciando a nossa evolução?

O parto humano traz riscos para a mãe e para o feto. Uma das causas é a possibilidade de o feto ser grande demais para a bacia da mãe. Por que a evolução não favoreceu uma anatomia segura, na qual o risco de obstrução seja baixo?

Um parto saudável envolve a confluência de muitos fatores, incluindo a boa saúde da mãe, o desenvolvimento apropriado do feto e sua posição dentro útero. Há ainda um fator crítico de natureza mecânica: é preciso que as dimensões da cabeça e dos ombros do feto sejam menores do que a abertura da pelve (ou bacia) da mãe, permitindo que o parto ocorra sem nenhuma obstrução. Quando o feto tem uma cabeça maior do que a abertura da pelve materna, dizemos que há uma desproporção cefalopélvica. Nesses casos, há grande chance de haver uma obstrução, impedindo que as contrações uterinas expulsem o bebê através da pelve. Isso representa um grande risco para o bebê, que pode ficar sem oxigênio, o que pode levar inclusive à sua morte. Esse cenário também traz riscos para a mãe, que tem chances aumentadas de padecer de infecções, de ruptura uterina e de hemorragias pós-parto. Continue Lendo “As cesarianas estão influenciando a nossa evolução?”

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Simbiontes, ávores, decomposicão e mudanças climáticas: Associações invisíveis e o futuro das florestas

Cientistas publicam mapa da distribuição global de simbiontes de espécies arbóreas e revelam que as taxas de decomposição estão entre os principais fatores que controlam dessa distribuição.

Como já dizia o ditado, o que os olhos não vêem, o coração não sente. Talvez por isso o “mundo subterrâneo” seja ainda tão pouco estudado. Mas, a diversidade de vida “escondida” no solo é impressionante: ela representa aproximadamente ¼ de toda a vida do planeta, e sabemos ainda muito pouco sobre ela. Conhecemos apenas algo em torno de 1% dos microorganismos presentes no solo. No entanto, há mais de duas décadas, sabemos que a saúde dos solos e da biodiversidade ali presente é fundamental para o funcionamento adequado dos ecossistemas terrestres (veja aqui um outro post do Darwinianas onde discuto a importância dos solos para os ecossistemas terrestres). A biodiversidade do solo participa de processos essenciais como a decomposição de matéria orgânica e a ciclagem de nutrientes, a fertilidade e a disponibilidade de água. Continue Lendo “Simbiontes, ávores, decomposicão e mudanças climáticas: Associações invisíveis e o futuro das florestas”

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Animais não-humanos cometem suicídio?

Seria o suicídio uma característica única dos humanos? A questão do suicídio em outros animais pode ser mais importante do que muitos pensam.

Albert Camus um dia escreveu: “há apenas uma questão filosófica realmente séria e esta é o suicídio”. Muitos pensarão que se trata de uma afirmação exagerada. Concordo. Mas não podemos deixar de apreciar o poder dessa hipérbole. Possivelmente, devemos chamar a atenção para um problema que por vezes é negligenciado em nossas reflexões.

O suicídio levanta questões espinhosas sobre a vida e a morte. E ele parece ser algo tipicamente humano, ao menos à primeira vista. Parece evidente para muitos que animais não-humanos não poderiam cometer suicídio. Afinal, suicidar-se dependeria de alguns atributos que muitos supõem que apenas humanos possuem: subjetividade auto-reflexiva, livre arbítrio, consciência da própria morte. Na ausência de tais atributos, não poderia haver suicídio e, assim, a ideia de suicídio entre animais não-humanos não passaria de uma ilusão antropomórfica. Repetidamente, nós, humanos, buscamos argumentos para criar abismos de diferença entre nossa espécie e os outros animais. Repetidamente, essas barreiras são derrubadas. O suicídio é mais uma dessas barreiras em franca queda. Um dia, quiçá, aceitaremos com orgulho a natureza animal de nosso ser, deixando de lado os delírios de grandeza que nos acometem. Continue Lendo “Animais não-humanos cometem suicídio?”

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O Monge e o Hominínio

Um fóssil encontrando na década de 90 por um monge tibetano acaba de transformar o conhecimento sobre a história evolutiva de nossa espécie.

É atribuída ao microbiologista francês Louis Pasteur a frase “o acaso favorece a mente preparada”. Você poderia tropeçar em um diamante e o maldizer como uma simples rocha, caso não estivesse preparado para diferenciar os dois tipos de materiais. Perderia assim ou a oportunidade de enriquecimento ou, no mínimo, uma bela joia.

Em 1989, um monge budista tibetano, durante um retiro de meditação na caverna Baishiya Karst, na região Xiahe, China, encontrou uma mandíbula com alguns dentes. Muitos dos visitantes desta caverna buscam este sítio à procura de ossos que consideram sagrados. Tais ossos normalmente são recolhidos e cremados, para posteriormente serem usados como medicamentos ou em rituais. O monge tibetano, ao recolher a mandíbula, percebeu que ela apresentava algumas características que eram distintas das demais encontradas na caverna, pois parecia mais robusta e com dentes maiores. Sendo assim, ele decidiu oferecer a mandíbula para o Sexto Buda Vivo, e salvá-la de ser incinerada. Décadas mais tarde, o Buda Vivo doou a mandíbula para a Universidade de Lanzhou, na China. Com este gesto, um novo capítulo da história da nossa espécie passou a ser escrito. Continue Lendo “O Monge e o Hominínio”

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Como ser um carnívoro vegetariano

Estudo mostra como pandas-gigantes fazem para comer tanta proteína quantos seus parentes que comem carne.

A ordem Carnivora inclui a maioria dos mamíferos que se alimenta de outros vertebrados: gatos, cachorros, ursos, lontras, focas, quatis, hienas e outros tantos. Mas o nome da ordem pode causar mal-entendidos, pois, por um lado, nem todo mamífero que come carne pertence à ordem Carnivora e, por outro lado, a maioria dos que pertencem também come vegetais. Pertencer à família Carnivora, como a qualquer outra linhagem de seres vivos, depende da relação de parentesco, não da dieta. Tanto é assim que uma espécie da ordem Carnivora é vegetariana. Continue Lendo “Como ser um carnívoro vegetariano”

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O inverno está aqui: os mortos-vivos do mundo real

Se você faz parte do mundo dos vivos, está em um dos dois grupos: ou está discutindo possíveis teorias para o final da série de televisão “Game of Thrones”, ou fica completamente perdido nas discussões que misturam intrigas políticas e guerras medievais com criaturas fantásticas como lobos gigantes, corvos de três olhos, dragões, gigantes, crianças da floresta, Os Outros e mortos-vivos. Fã da série ou não, provavelmente já ouviu a frase: “o inverno está chegando” (do inglês “Winter is coming”), representando a aproximação dos mortos-vivos vindos das áreas mais geladas do continente fictício. O quão distante está a ficção do mundo real quando falamos dos mortos-vivos (zumbis) e de seu controle pelos Outros? Continue Lendo “O inverno está aqui: os mortos-vivos do mundo real”

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Explorando mais profundamente a diversidade biológicas dos solos

Em um post recente aqui no Darwinianas, falei sobre microrganismos raros, ou seja, pouco abundantes e sua importância na estruturação das comunidades microbianas, na mobilização de matéria orgânica e na ciclagem de nutrientes, mais especificamente, do enxofre. No post de hoje, falarei sobre a microbiota dos solos e a importância dos microrganismos raros nela encontrados. Continue Lendo “Explorando mais profundamente a diversidade biológicas dos solos”

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Direitos naturais?

Direito à vida, direito à liberdade, igualdade de direitos, liberdade de expressão, de onde vêm esses tais direitos universais que nós, humanos, a nós mesmos oferecemos? Será que lá de onde vieram esses direitos, que nos parecem naturais, poderiam vir também outros direitos, também naturais, não digo mais direitos para nossa própria natureza humana, mas sim direitos universais para outras naturezas, para nossos primos primatas, para nossos cães e gatos domésticos, para as abelhas operárias polinizadoras e, por que não, para a Mata Atlântica, a Amazônia, a Caatinga, ou mesmo para as cabeceiras dos rios, para cordilheiras, direitos universais do planeta Terra? Se temos direitos básicos que decorrem de nossa própria natureza, talvez a própria natureza tenha ela também direitos, ou não?

Alguns consideram conservadores os movimentos de conservação da natureza porque, afinal, os ambientalistas querem conservar as coisas como elas estão: não mexam na Amazônia, não mexam nas margens dos rios, não mexam no sapo cururu, e por aí vai. Se querem conservar a natureza, são ultra-conservadores, dizem alguns esclerosados sábios de esquerda, com uma lógica semelhante à daqueles que acham que um partido político que tenha em seu nome palavras que lembram vagamente o “socialismo”, só pode ser marxista. Curiosamente, no entanto, políticos de esquerda e de direita são pragmaticamente alinhados na questão ambiental. Sempre que são colocados na posição de optar por defender o ser humano ou defender a natureza, eles nunca se recusam a responder, a mostrar que esta não é uma questão real. Apresentados ao falso dilema homem/natureza, que pressupõe equivocadamente que o homem está fora (e acima?) da natureza, todos esses políticos optam por defender o ser humano. Não poderiam mesmo deixar de defender os adultos humanos, que são os únicos que podem reeleger os animais políticos que habitam o congresso e o executivo. Percebam que digo isso não em detrimento da política: sendo sociais desde nossos primórdios evolutivos, somos todos, naturalmente, políticos. Há propostas ousadas visando ampliar a democracia para escaparmos deste eterno dilema homem/natureza. Filósofos políticos têm proposto que crianças pequenas deveriam também ter direito a voto, porque apenas elas irão efetivamente viver as consequências do desastre ambiental que nós, adultos, estamos engendrando: a nós, adultos, a derrocada do clima parece algo distante e imponderável, e assim não sentimos na carne a urgência da aprovação de leis que efetivamente possam evitar essa tragédia anunciada. Fico aqui quieto, só imaginando, se a moda pega, as propagandas eleitorais inundando rádios e TVs com jingles à base de galinha pintadinha … Continue Lendo “Direitos naturais?”

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A genética pode ser uma arma política?

Apesar de não ser algo sempre visível para nós, a ciência molda e é moldada pelos interesses de sua época.

Nos dias de hoje fala-se muito em ideologia. Do que se trata? Ideologias são visões de mundo que ajudam a legitimar o estado das coisas vigente — e consequentemente o controle do poder. As ideologias são conjuntos de ideias que reforçam e propagam visões de mundo. Se aceitas largamente, ideologias justificam determinadas condutas. A ideologia que tiver tido mais sucesso em ocupar o imaginário da população dará subsídio para a visão política que a acompanha. Continue Lendo “A genética pode ser uma arma política?”

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Filósofo muçulmano descobriu teoria de Darwin mil anos antes do naturalista inglês?!

Não exatamente. Se compreendemos como funciona a ciência e o que é uma teoria científica, podemos colocar tais afirmações sensacionalistas em perspectiva.

Recentemente, os meios de comunicação divulgaram, com ampla disseminação via Whatsapp, notícias de um filósofo muçulmano, al-Jāḥiẓ, que teria formulado a “teoria da evolução” mil anos antes de Darwin. Há de fato uma vasta tradição de ciência e filosofia árabes que é com muita frequência, mais do que deveria, ignorada pelo ocidente. Muito se fala da contribuição da filosofia grega para a modernidade, que de fato foi importante, mas se negligencia a enorme influência árabe sobre as universidades medievais, que tiveram papel relevante na revolução cientifica do século XVII, ou o fato histórico de que, quando os escritos gregos estavam perdidos na Europa, foram pensadores árabes que reintroduziram ideias de Aristóteles, Platão e outros pensadores da Grécia clássica. Continue Lendo “Filósofo muçulmano descobriu teoria de Darwin mil anos antes do naturalista inglês?!”

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Uma nova luz sobre o papel da serotonina na herança

Cientistas descobrem que a serotonina está diretamente envolvida em mudanças epigenéticas no DNA, abrindo novos caminhos para o entendimento da relação entre DNA, o comportamento humano, e transtornos psiquiátricos.

Uma das coisas mais fascinantes, para mim, é pensar que dentro da maioria das nossas células, precisamente dentro do núcleo das nossas células diploides, possuímos aproximadamente 2 metros de DNA. Se considerarmos que o corpo humano possui uma média de 50 trilhões de células, cada um(a) de nós carrega diariamente algo em torno de 100 trilhões de metros de DNA, o equivalente a 300 vezes a distância entre a Terra e o Sol, ou a 2,5 milhões de voltas ao redor do globo! Ainda mais interessante é pensar que, em mamíferos, o tamanho do núcleo varia entre 11 e 22µm (um µm é um milionésimo do metro). Como é possível colocarmos tanto DNA dentro de estruturas tão pequenas como o núcleo celular?

A principal estratégia que evoluiu em nossas células para compactar os 2 metros de DNA dentro do núcleo é enrolá-lo em proteínas, e as principais proteínas utilizadas por células nucleadas, tais como as nossas, são as histonas. Pares de histonas H2A, H2B, H3 e H4 se unem para formar o cerne da estrutura primária de compactação do nosso DNA, o nucleossoma (Figura 1). O DNA dá aproximadamente duas voltas em torno desse conjunto de histonas, e cada núcleo possui centenas de milhares de nucleossomas. Essa é apenas a primeira etapa de compactação do DNA dentro do núcleo celular. Veja aqui mais detalhes a respeito de outras estratégias que evoluíram em nossas células para compactar o DNA.

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Figura 1 – Estrutura do nucleossoma. Histonas H2A, H2B, H3 e H4 compõe o centro do nucleossomo, ao redor do qual o DNA dá duas voltas. [Fonte: Modificado de Richard Wheeler (Zephyris) – English Wikipedia, CC BY-SA 3.0].
Mas as histonas não estão apenas no cerne dos nossos nucleossomas. Desde o início da década de 1950, a íntima relação das histonas com o DNA sugeriu um papel importante  dessas proteínas na modificação de certas propriedades do DNA. Quatorze anos mais tarde, Allfrey e colaboradores sugeriram pela primeira vez que modificações químicas das histonas, como acetilação e metilação, eram possíveis mecanismos pelos quais essas proteínas influenciavam propriedades do DNA, facilitando ou interferindo no acesso ao DNA pela maquinaria celular. Hoje sabemos que essas proteínas são importantes componentes dos mecanismos envolvidos no que chamamos de herança epigenética. Herança epigenética é qualquer herança que não envolve mudanças na sequência de nucleotídeos do DNA, e sim na forma como o organismo utiliza a informação genética ali presente. Na herança epigenética herdamos padrões de expressão gênica. Isso explica, por exemplo, como a partir do mesmo DNA presente em todas as nossas células, produzimos os mais de 200 tipos celulares distintos que compõem o nosso corpo.

Hoje conhecemos diversos mecanismos de herança epigenética, dentre os quais a modificação das histonas é um dos principais. Nas últimas décadas, começamos a entender o papel desses mecanismos na saúde e na doença. Por exemplo, hoje sabemos que a desregulação epigenética é uma característica comum em vários tipos de câncer, e a possibilidade de modificar os padrões de herança epigenética abre novas oportunidades de tratamento. Sabemos também que alterações epigenéticas estão ligadas ao envelhecimento, a doenças neurodegenerativas e a diabetes, dentre outras doenças.

Um aspecto bastante curioso dos mecanismos de herança epigenética é que eles sofrem influência dos hábitos de vida do organismo. Ou seja, a epigenética provê uma ligação entre os estímulos ambientais aos quais estamos expostos no nosso dia-a-dia e alterações nos padrões de expressão gênica. Um exemplo interessante dessa ligação é a relação entre dieta e longevidade. Hoje acreditamos que a epigenética pode explicar a relação entre o que comemos e o quanto vivemos. Ainda mais curioso é saber que essas alterações epigenéticas podem ser herdadas, mesmo após a remoção do estímulo inicial. Por exemplo, estudos em camundongos sugerem que o condicionamento ao medo, aprendido pelos pais, é herdado na geração seguinte, e a herança desse comportamento aprendido é mediada por modificações nas histonas.

Conhecemos hoje um número significativo de modificações químicas das histonas que influenciam os padrões de expressão gênica, dentre as quais as principais ainda são a metilação e a acetilação. Mas essa semana diversos pesquisadores revelaram uma nova classe de modificações: a serotonilação de histonas, ou seja, a ligação direta entre a serotonina e as histonas. A serotonina é uma molécula fundamental para o funcionamento do sistema nervoso e participa de diversos processos como inibição de comportamentos agressivos, regulação do sono e do apetite. Por muito tempo, a ideia de que a desregulação dos níveis de serotonina estava diretamente ligada a transtornos psiquiátricos, como depressão e ansiedade, foi amplamente aceita pela comunidade médica. No entanto, a relação entre serotonina, depressão e ansiedade não está ainda completamente esclarecida, embora seja inegável que o uso de inibidores seletivos de recaptação de serotonina foi um grande avanço no tratamento desses transtornos. A descoberta de que a serotonina está diretamente envolvida em modificações epigenéticas que resultam em mudanças na utilização do DNA pelas nossas células pode ser a peça que faltava para esse enigma.

A participação da serotonina em mecanismos de herança epigenética não é um fato novo. Já sabemos, por exemplo, que a serotonina é capaz de ativar cascatas de sinalização, mediante ativação do receptor de serotonina, que resultam na remodelação da cromatina, um dos principais mecanismos de herança epigenética (Figura 2a). Serotonilação de proteínas também não é, por si só, um fenômeno novo. Já sabíamos que a serotonina é capaz de se ligar a outras proteínas celulares, alterando o seu funcionamento. Mas essa é a primeira vez que temos evidência de que a serotonina se liga diretamente a histonas, modificando a interação dessas proteínas com o DNA e influenciando os padrões de expressão gênica (Figura 2b). Essa interação ocorre mediante o trânsito de serotonina para o núcleo celular, onde se liga diretamente a histonas (seta, Figura 2b).

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Figura 2 – Papel da serotonina nos mecanismos epigenéticos de (a) remodelação da cromatina e (b) serotonilação de histonas. [Fonte: Modificado de Cervantes & Sassone-Corsi, Nature 2019.
O padrão específico de serotonilação de histonas estudado pelos pesquisadores é observado, de maneira mais significativa, no cérebro e no intestino, dois dos principais órgãos de produção de serotonina no corpo. Os experimentos realizados sugerem também que a serotonilação de histonas leva a um aumento da expressão gênica nas regiões serotoniladas do DNA e que células com histonas mutantes, incapazes de sofrer serotonilação, apresentam padrões distintos de expressão gênica, que resultam em anormalidades na diferenciação celular.

Sem dúvida, ainda temos muito o que aprender a respeito dos mecanismos de herança epigenética e as implicações dessa herança para os processos de saúde e doença. A descoberta da serotonilação de histonas é apenas um exemplo do quanto ainda temos a pesquisar, e quão pouco ainda sabemos sobre a relação entre o nosso comportamento, nossas emoções e modificações epigenéticas.

Como nossas dietas e modos de vida influenciam essa forma de “marcar” o DNA? Como o nosso humor pode influenciar essas “marcações” e como isso pode influenciar o comportamento dos nossos filhos? Qual o papel da serotonilação de histonas nas doenças psiquiátricas? Teremos, agora, uma nova via de tratamento desses transtornos? Que outros efeitos a serotonilação de histonas possui no nosso metabolismo?  Enquanto não temos respostas a todas essas perguntas, sejamos prudentes: tenhamos menos medo e sejamos mais felizes. Talvez assim possamos influenciar positivamente (e epigeneticamente) as futuras gerações!

Ana Almeida

(California State University East Bay)

 

Para saber mais:

Carhart-Harris RL, Nutt DJ. 2017. Serotonin and brain function: a tale of two receptors. J. of Phychopharmacology, 31(9): 1091-1120.

Lacal I, Ventura R. 2018. Epigenetic Inheritance: Concepts, Mechanisms, and Perspectives. Frontiers in Molecular Neuroscience, doi: 10.3389/fnmol.2018.00292.

Lind MI, Spagopoulou F. 2018. Evolutionary consequences of epigenetic inheritance. Heredity, 121: 205-209.

Romanowska J, Joshi A. 2019. From Genotype to Phenotype: Through Chromatin. Genes, 10(2): 76.

Imagem de abertura: AndreaAP96. Wikipedia, CC-BY-SA-4.0.

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Da oviparidade à viviparidade… e de volta à oviparidade!

Alguns pequenos lagartos colonizaram a Cordilheira dos Andes e vivem a mais de 4000 metros de altura. Eles pertencem a um gênero chamado Liolaemus, formado por dezenas de espécies que existem apenas no sul da América do Sul (com exceção de uma espécie que habita as praias do estado do Rio de Janeiro, onde é conhecida como lagarto-da-areia).

A grande diversidade de Liolaemus está associada, justamente, ao surgimento da Cordilheira dos Andes. As novas montanhas, que começaram a se formar há 30 milhões de anos, fragmentaram o ambiente em vales, planaltos e picos, onde populações isoladas se adaptaram e formaram novas espécies. Em um caso de radiação evolutiva similar ao que ocorreu em arquipélagos como Galápagos e Havaí, diferentes montanhas foram ocupadas por diferentes espécies de Liolaemus, que se adaptaram independentemente ao frio e à aridez da altitude. Continue Lendo “Da oviparidade à viviparidade… e de volta à oviparidade!”

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Os testes de ancestralidade genética diminuem o racismo?

Os testes de ancestralidade têm se tornado cada dia mais acessíveis. A possibilidade de ter nossas origens determinadas cientificamente parece ter um valor social que ultrapassa barreiras culturais.

Nos últimos anos se tornaram virais os vídeos do projeto Momondo, realizado em parceria com a Ancestry.com. O primeiro vídeo do projeto reuniu um grupo de pessoas de diferentes nacionalidades que expressavam orgulho de sua identidade nacional ou étnica, e admitiam possuir preconceitos contra outras nacionalidades. Os vídeos, então, mostraram as reações emotivas desses indivíduos ao descobrir que seu DNA trazia uma combinação de várias nacionalidades das quais eles alegavam não gostar. De modo similar, um vídeo da companhia Mexicana de Aviación oferecia descontos a cidadãos estadunidenses na mesma proporção de sua ancestralidade latina. Muitos deles antes de receberem seu resultado nunca haviam considerado ir ao México, e eram extremamente preconceituosos em relação ao país.

Os vídeos acima são destinados a públicos distintos, e têm agendas políticas muito diferentes. O primeiro é uma mensagem clara pós-Brexit contra uma crescente extrema direita europeia, cada vez mais intolerante e xenofóbica dentro de suas próprias fronteiras. Nesse contexto, ele leva os espectadores a se perguntarem o que significaria para um inglês com uma antipatia afirmada em relação aos alemães descobrir que ele mesmo é geneticamente “25% alemão”. A intolerância aqui combatida não é racial no sentido amplo, mas sim nacionalista. O segundo vídeo mostra estadunidenses loiros de olhos claros com nenhum interesse no país vizinho sendo surpreendidos por terem raízes naquele lugar tão desprezado, e para muitos até digno de uma barreira física de separação. Aqui a mensagem é direta: o que está em seu DNA não é evidente aos olhos, e o muro pode estar dentro de você. Estes são apenas dois exemplos do que pode ser um resultado social positivo dos testes de ancestralidade, pois parece levar à percepção de que todos nós, em alguma escala temporal, somos miscigenados. No entanto, tanto em teoria quanto na prática, existem algumas implicações dos testes de ancestralidade que devem ser consideradas com atenção.

A primeira implicação é relacionada à natureza do próprio teste, que é classificatória e qualitativa, lembrando muito as classificações raciais. O que então mudou? E por que ao mesmo tempo em que a grande maioria dos geneticistas luta diariamente para tentar abolir o uso do conceito de raça na espécie humana, ao menos em termos biológicos, os testes de ancestralidade surgem e ganham força, classificando os indivíduos em europeus, asiáticos, africanos, e nativos americanos? A resposta é simples, mas dificilmente vem descrita nos vídeos ou nas páginas dedicadas aos testes de ancestralidade: a maior parte da variação genética é encontrada dentro dos grupos continentais (africanos, europeus, asiáticos, e nativos americanos), o que é a base teórica usada para desacreditar as bases genéticas por trás do uso de raça (mais detalhes aqui). Existe uma ínfima variação genética que difere os indivíduos dentro de nossa espécie, em torno de 0.1%. As diferenças encontradas entre as populações humanas são nas frequências de alguns marcadores genéticos, e para a realização dos testes de ancestralidade, são usados marcadores selecionados para intensificar essa diferenciação. Ou seja, eu, por exemplo, 100% europeia, assim sou identificada quando estes marcadores escolhidos são comparados com os mesmos de um africano ou asiático; caso qualquer outra parte dos nossos genomas fosse comparada, nenhum de nós poderia ter sua ancestralidade definida com segurança. Vale ressaltar que os genes de pigmentação (que definem cor de pele, olhos e cabelos) estão dentro dessa pequena variação, o que faz muitas vezes essa diferença ser bastante perceptível, embora tenha uma base genética pequena.

A segunda implicação é social. Esquecemos, ao repetir que os testes de ancestralidade podem diminuir o preconceito pois mostrarão que em algum grau somos todos miscigenadas, que a maior parte da população mundial não seria miscigenada ao fazer um teste de ancestralidade, e sim que provavelmente seria 100% asiática (temos mais de 1 bilhão de chineses  e 1 bilhão de indianos no mundo), 100% europeia, ou 100% africana. Neste contexto, os testes de ancestralidade podem levar a uma afirmação dos movimentos de supremacia branca, e assim seriam um instrumento preciso e eficiente de opressão. Existe também, claro, com o refinamento dos testes, a possibilidade de se aferir grupos quase nacionais, o que poderia a levar a nacionalismos exacerbados em algumas partes do mundo.

Pessoalmente, como geneticista, já fui abordada em duas situações, uma por telefone e outra por e-mail, por indivíduos pertencentes a movimentos ligados à supremacia branca no Brasil. Um deles queria usar seu teste de DNA para “provar” que era “europeu puro” em um processo judicial que estava sofrendo por injúria racial. Na sua percepção de mundo, o fato de ser “puro” lhe dava o “direito” de chamar o outro de “híbrido”, em suas palavras. No segundo caso, tratava-se de um cidadão que havia realizado o teste do 23andMe, e seus resultados haviam sugerido ancestralidade 100% europeia, sendo 80% italiana. Com base nisto, ele gostaria de acelerar seu pedido de cidadania, com o argumento de “pureza”. Nenhum país concede cidadania com base em testes de ancestralidade.

Por outro lado, existe um aspecto relativo aos resultados de ancestralidade que é fascinante e engrandecedor. Em sociedades como a nossa, na qual a escravidão persistiu por quatro séculos, trazendo compulsoriamente 4 milhões de africanos para nosso país, sem documentos de entrada e com os poucos registros queimados após a abolição, com o objetivo de apagar esta mácula de nossa história, os testes de ancestralidade são a única maneira de devolver aos afro-brasileiros um pouco da sua história. Com o refinamento étnico-geográfico dos testes atuais , é possível aferir a origem em nível muito detalhado, resgatando o passado queimado pelo governo.

A genética evolutiva humana pode ser uma ferramenta eficiente para a diminuição do racismo de nossa sociedade, mas o caminho provavelmente não será por meio de uma popularização dos testes de ancestralidade, e sim pelo ensino de evolução e diversificação humana. A diminuição do racismo se dará como uma consequência natural do entendimento da história do Homo sapiens, desde seu surgimento na África, diversificação, e migração para os demais continentes. Europeus, asiáticos e nativos americanos nada mais são do que um pequeno ramo da população africana que deixou o continente africano muito recentemente para habitar novos ecossistemas.

Tábita Hünemeier

IB/USP

 

PARA SABER MAIS:

Alondra Nelson (2016) The Social Life of DNA: Race, Reparations, and Reconciliation After the Genome. Beacon Press.

Adam Rutherford (2016) A Brief History of Everyone Who Ever Lived: The Stories in Our Genes. Weidenfeld & Nicolson.

Fonte da imagem

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Vida em redes

Já pensou em reduzir sua rede social? Anda por acaso com fobia de likes? Mensagens de sua querida tia-avó nem ainda lidas te deixam em pânico? Tranquilize-se: fiz um grupo de Whatsapp para pessoas como você … e são milhares …

Estamos na era da hiperconectividade. Estar conectado é condição de sobrevivência: tenho amigos que não suportam a ideia de ir a lugares remotos, não por conta do mundo selvagem que irão encontrar, mas por conta da falta de sinal no celular. Algumas horas desconectado e tudo pode acontecer, você pode perder a mensagem de zap mais poderosa do dia, você pode ficar por fora da piada do momento, pior: você pode passar a ser a piada do momento … mais que isso: em um mundo onde seu número de telefone não é segredo para mais ninguém, onde pessoas disfarçadas de empresas, e empresas disfarçadas de pessoas, te enchem de mensagens carinhosamente indesejadas, bulir com os outros passou a ser a regra, o normal do jogo, e querer privacidade virou careta.

Para que tanta conectividade? Chimpanzés mais conectados, com interações sociais com maior número de indivíduos do grupo, têm maior aptidão biológica (conceito que alguns insistem nomear pela palavra inglesa, fitness, que significa, precisamente, aptidão), e jovens babuínos com mães também conectadas sobrevivem mais e melhor. Besouros centrais em uma rede de relações se reproduzem mais que os periféricos, e machos golfinhos centrais na rede de relações do grupo vivem mais. Parece que, afinal, estar bem conectado, ser o centro de um grupo, não é de fato algo muito ruim. Mas entre os animais não humanos estas posições centrais na rede de relações são alvo de disputa física, de jogos de poder nos quais coalizões se formam para a derrubada de um líder. Enfim, em algum momento o sangue vai rolar, as lágrimas vão surgir, e o mais forte vai tomar o poder. Mas e entre nós, humanos? À primeira vista, estes jogos de força bruta ficaram restritos ou à nossa juventude, ou a conflitos entre países e povos, com exércitos armados, um jogo de poder muito institucionalizado e inteiramente abstrato, um tipo de conflito muito distante do que nossos parentes animais costumam fazer.

Sem o confronto direto certificando o vitorioso, o que estrutura nossas redes sociais no dia a dia? Se cada um dos sete bilhões de seres humanos quiser ser o centro das atenções, chamando para si saraivadas de curtidas (que insistem em chamar de likes), milhares de comentários, toneladas de novas amizades e infinitos emoticons, sem que haja nenhuma certificação concreta das habilidades reais dos participantes, corremos o risco de criar redes que refletem apenas esta sede cega por conexão, cujo sentido seria passar adiante toneladas de informação sem sentido (penso aqui nos milhares de youtubers de 12 anos de idade bombando com vídeos de maquiagem, ou receita de gelatinas que, insistem, chamam-se slime).

Mas o que seria afinal uma rede de conexões eficiente? Por exemplo, genes formam redes de interação (gene A ativa gene B, que reprime gene C, que juntamente com o gene E ativam o gene A, e assim por diante) que são estruturadas de tal forma que nem mutações e nem mudanças no ambiente alteram o seu correto funcionamento. Isto é ser uma rede com uma estrutura eficiente: ela é robusta, ela não se altera frente a perturbações, ou seja, ela continua produzindo bons resultados (modulando algum aspecto da fisiologia) mesmo em condições adversas. Pensemos, por exemplo, no que seria uma eficiente rede de museus: seria uma rede tal que, quando um destes museus, por exemplo, o Museu Nacional do Rio de Janeiro, pega fogo, os restantes têm material suficiente para recompor rapidamente a perda. Será que nossas redes são eficientes?

Como podemos, afinal, fazer uma rede social eficiente? Em um estudo recente com várias espécies de primatas, incluindo os primatas humanos, Cristian Pasquaretta e um séquito de 20 colaboradores desvendaram o truque. Primeiro, precisamos pensar em quem estrutura a rede. Se a rede é estruturada a partir dos benefícios (maior informação) e desvantagens (maior risco de infecção por parasitas como vírus) que ela provê ao indivíduo, pode até ser que a conectividade não seja selecionada. Já quando o que estrutura a rede são os benefícios e as desvantagens para o grupo (caça coletiva, ataque a outros bandos), o resultado, a estrutura final da rede, pode ser muito diferente. Cultura, cooperação e coordenação de atividades são muito importantes para muitos primatas, e tais atividades coletivas podem afetar e ser afetadas pela estrutura da rede de comunicação do grupo.

Pasquaretta mostra que, para se ter uma rede de comunicação eficiente, é necessário inteligência. A eficiência global da rede aumenta com a razão neocortical da espécie; traduzindo: espécies mais inteligentes constróem redes de interação mais eficientes. Se indivíduos inteligentes organizarem sua rede de relações de modo a obter o máximo de informação social, a rede como um todo pode ficar mais eficiente. Pode haver seleção natural da capacidade dos indivíduos de extrair informação social, fazendo com que eles, com o tempo, passem a focar sua atenção nos indivíduos mais inovadores ou bem sucedidos do grupo. Dessa forma, a seleção natural poderia atuar de modo a formatar aspectos da relação entre os indivíduos, mas apenas na medida em que estas relações forem vantajosas para os mesmos.

Uma organização social mais igualitária, com menor hierarquização, também aumenta a eficiência da rede social. Quanto maiores as diferenças entre os indivíduos na sua centralidade (quanto maior a hierarquia nas relações), menos a informação flui eficientemente no sistema. Sistemas sociais menos centralizadores são preferíveis quando o objetivo é aumentar a eficiência da rede. A existência de indivíduos superconectados pode até aumentar a velocidade de transmissão de informação, mas uma rede menos centralizada, menos dominada por estes indivíduos super-disseminadores, é importante para reduzir o espalhamento de informações falsas. Em um outro nível, simulações mostram que a eficiência global da rede tem um pico em valores intermediários de modularidade, ou seja, as redes mais eficientes na transmissão de informação não são aquelas dominadas por um único grupo, nem aquelas pulverizadas em miríades de pequenos subgrupos, e sim aquelas com um número intermediário. Finalmente, tamanho é documento. Redes pequenas são mais eficientes: grupos de 100 indivíduos são de duas a três vezes mais eficientes do que grupos de 1000 indivíduos.

Isto tudo nos devolve ao que vem ocorrendo em nossas redes sociais virtuais. Primeira lição: a inteligência tem que prevalecer, não apenas porque isto melhora a estrutura da rede, mas também porque isto ajuda a barrar a disseminação de notícias falsas. Mas para barrar as notícias falsas (que alguns insistem em chamar de fake news), o mais importante de tudo parece ser diminuir o efeito de agentes infecciosos, digo, diminuir o número de indivíduos hiperconectados. Se com poucas conexões a notícia chega a todos, temos pouca oportunidade de verificação dos dados, e é por isso que uma rede menos hierárquica é mais eficiente. Finalmente, nossas redes sociais não deveriam crescer muito, pois isto diminui dramaticamente a eficiência da rede. Mas tudo isso seria importante discutirmos apenas se quiséssemos diminuir a circulação de notícias falsas. Queremos?

Hilton F. Japyassú

NuEVo – Núcleo de Etologia e Evolução
Instituto de Biologia
Universidade Federal da Bahia

 

Para saber mais:

Pasquaretta, Cristian, et al. “Social networks in primates: smart and tolerant species have more efficient networks.” Scientific reports 4 (2014): 7600.

Gilby, I. C. et al. Fitness benefits of coalitionary aggression in male chimpanzees. Behav. Ecol. Sociobiol. 67, 373–381. 10.1007/s00265-012-1457-6 (2013).

Silk, J. B., Alberts, S. C. & Altmann, J. Social bonds of female baboons enhance infant survival. Science 302, 1231–1234. 10.1126/science.1088580 (2003).

Formica, V. A. et al. Fitness consequences of social network position in a wild population of forked fungus beetles (Bolitotherus cornutus). J. Evol. Biol. 25, 130–137. 10.1111/j.1420-9101.2011.02411.x (2012).

Stanton, M. A. & Mann, J. Early Social Networks Predict Survival in Wild Bottlenose Dolphins. PLoS ONE 7, e47508. 10.1371/journal.pone.0047508 (2012).

Leclerc, R. D. Survival of the sparsest: robust gene networks are parsimonious. Mol. Syst. Biol. 4. 10.1038/msb.2008.52 (2008).

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A herança além do DNA

Cientistas descobrem um sistema inusitado de herança epigenética: vermes nematóides que vivem na genitália de rola-bostas são transmitidos para a prole do besouro e influenciam positivamente seu desenvolvimento.

A evolução biológica é classicamente pensada na perspectiva da transmissão de características dos pais à prole por meio da informação genética contida na molécula de DNA. Tal processo se baseia na genética mendeliana clássica, de acordo com a qual a transmissão de alelos (as versões de um gene) ocorre livre de influências externas, como, por exemplo, os fatores ambientais. No entanto, pesquisas mais recentes em biologia evolutiva têm mostrado a existência de uma gama de mecanismos não-genéticos de transmissão, como a herança epigenética, as atividades hormonais e a interação dos organismos com seus simbiontes.

Os simbiontes são seres vivos de determinada espécie que fazem parte do ambiente em que os organismos de uma outra espécie (seus hospedeiros) vivem e se desenvolvem. Os simbiontes interagem com seus hospedeiros e os influenciam de uma forma que pode ser benéfica, neutra ou prejudicial. Para insetos, essa interação é particularmente importante, uma vez que microrganismos podem desempenhar funções fisiológicas essenciais, como a síntese de nutrientes, digestão de componentes vegetais, dentre outras. Dessa forma, os simbiontes podem influenciar diretamente o fitness do hospedeiro. O termo fitness se refere ao valor adaptativo de um fenótipo ou genótipo, refletindo assim o sucesso de um indivíduo em passar suas características à próxima geração. Como os simbiontes podem ser transmitidos de forma vertical (ou seja, de geração para geração), representam uma forma de herança não-genética cujo papel na evolução dos hospedeiros pode ser fundamental.

Pesquisadores da Universidade de Indiana descobriram uma relação simbionte-hospedeiro bastante inusitada. Foi descoberto um simbionte nematóide, Diplogastrellus monhysteroides, que vive nas genitálias de besouros Ontophagus taurus, os famosos rola-bosta, que já foram personagens de um dos textos mais populares do Darwinianas. A transmissão deste simbionte ocorre de duas formas. A primeira forma é a sexual, na qual besouros de um sexo transmitem o simbionte para o outro sexo durante a cópula, de forma análoga a uma doença sexualmente transmissível (DST). A segunda é a transferência vertical, na qual o simbionte é transferido da mãe para a prole. As fêmeas do rola-bosta constroem câmaras onde depositam bolas de esterco que serão importantes para o desenvolvimento de sua prole. Os simbiontes são transferidos para esta câmara através das bolas de esterco contaminadas onde apresentarão interação com as larvas dos besouros.

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Figura 1. Presença de nematóide (seta vermelha) na genitália (seta verde) do besouro rola-bosta (modificado de Ledón-Rettig e colaboradores).

Para avaliar o papel dos simbiontes no desenvolvimento dos hospedeiros, os pesquisadores manipularam as câmaras de esterco de forma que um grupo de besouros se desenvolveu na presença do nematóide e outro na ausência. Foi mostrado que a presença do nematóide afeta o desenvolvimento das larvas do besouro favorecendo seu crescimento: larvas que se desenvolveram na presença do simbionte cresceram mais até o período da formação da pupa. Essa taxa de crescimento mais elevada é interpretada pelos pesquisadores como vantajosa em termos adaptativos.

Em um segundo momento, os pesquisadores procuraram compreender como exatamente os simbiontes favorecem o crescimento dos hospedeiros. Para isso, levantaram a hipótese de que o aumento de fitness conferido ao besouro se dá por alterações induzidas pelo nematóide nas populações dos micro-organismos que habitam o ambiente de desenvolvimento. Para testar essa hipótese, eles quantificaram a abundância de fungos e bactérias nos dois tratamentos (com e sem a presença do nematóide) e mostraram que as proporções de diversos destes grupos eram alteradas pela presença do nematóide. Um exemplo de uma dessas alterações foi o aumento da abundância de bactérias que degradam biomassa vegetal, o que pode ter afetado positivamente o ambiente nutricional dos besouros em desenvolvimento.

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Figura 2. Nematódeos do gênero Diplogastrellus (foto de Erik Ragsdale).

Esse estudo rompe com a ideia tão difundida de que nematóides são simbiontes meramente comensais (neutros) ou mesmo prejudiciais aos seus hospedeiros. Ao contrário, os experimentos mostraram pela primeira vez que nematóides também podem ser engenheiros ecológicos de ambientes de desenvolvimento que oferecem grandes vantagens aos seus hospedeiros. Até então, a maioria dos trabalhos que avaliaram o papel dos simbiontes no desenvolvimento do hospedeiro explorou microrganismos unicelulares. O trabalho dos pesquisadores da Universidade de Indiana mostra que organismos de tamanho médio (no caso, os nematóides) também podem estar envolvidos em processos de herança não-genética que afetam o fitness dos organismos através de mudanças no ambiente de desenvolvimento. Resta agora compreender como exatamente os nematóides afetam as populações de micro-organismos desse ambiente, o que em última instância poderá ter relevância até para questões de saúde humana.

Bruno C. Genevcius (USP – Instituto de Biociências)

Para saber mais:

Almenara, D. P., de Camargo Neves, M. R., Kamitani, F. L., & Winter, C. E. (2018). Nematóides entomopatogênicos: as duas faces de uma simbiose. Revista da Biologia, 6(2), 1-6.

Uma entrevista com Cristina Ledón-Rettig, principal autora do artigo aqui discutido, explicando sua descoberta.

Five things dung beetles do with a piece of poo.

Nutritional Symbionts: Why Some Insects Don’t Have to Eat Their Vegetables

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Como os microrganismos estão relacionados a depressão?

Em um post recente aqui no Darwinianas, a Profa. Ana Almeida trouxe informações importantes sobre como os microrganismos influenciam o comportamento de moscas e nos trouxe questionamentos interessantes sobre quem está no comando do nosso próprio comportamento. No post de hoje veremos como os microrganismos que habitam nosso intestino podem estar relacionados com nossa qualidade de vida e saúde mental, mais especificamente: como os microrganismos estão relacionados à depressão.

A depressão é a desordem mental mais prevalente em países industrializados. No Brasil, país líder em incidência de ansiedade e depressão na América Latina, os números são assustadores e crescem: 5,8% dos brasileiros sofrem com a depressão, nos últimos 10 anos houve um aumento de 18,4% do número de pessoas que sofrem com depressão. É bem conhecido que os tratamentos para esse mal podem demorar e que nem sempre os medicamentos funcionam de primeira, tendo o paciente que se sujeitar a algumas drogas para melhorar o seu quadro. São também conhecidos os efeitos colaterais que as drogas administradas podem causar nos pacientes. Porém com todo esse quadro, podemos vislumbrar um horizonte promissor na compreensão das causas e possíveis tratamentos mais eficazes da depressão. Em estudo publicado na semana passada na Nature Microbiology, pesquisadores da Bélgica, liderados pelo Prof. Jaroen Raes, mostraram associações entre a microbiota intestinal e depressão.

Este estudo foi feito com um grupo de mais de mil pessoas, através do projeto “The Flemish Gut Flora project”. Os autores empregaram abordagens metagenômicas (nos meus posts anteriores falei um pouco sobre o que é isso), que é o sequenciamento de todo material genético presente em uma dada amostra, para acessar a diversidade microbiana nessa população e, utilizando informações sobre vias e compostos conhecidos como importantes moduladores cerebrais, conseguiram traçar associações claras entre alguns microrganismos e qualidade de vida e depressão. Os resultados apontam para a hipótese de que bactérias produtoras de butirato (Faecalibacterium e Coprococcus) podem estar relacionadas com altos indicadores de qualidade de vida. Em indivíduos com quadros de depressão, as bactérias Dialister e Coprococcus spp. encontravam-se ausentes. Os autores encontraram também que a síntese microbiana do metabólito de dopamina, ácido 3,4-dihydroxifenolacético, está correlacionada positivamente com qualidade de vida mental, e o potencial das bactérias produzirem ácido γ-aminobutírico em casos de depressão. A produção ou degradação desses compostos estão relacionados diretamente com a produção de neurotransmissores e, por consequência, tem relação com a fisiologia cerebral.

É importante ressaltar que o estudo traz associações e que não é possível ainda estabelecer relacõed de causalidade. Apesar disso, a pesquisa dá luz a uma compreensão mais abrangente sobre o funcionamento do corpo humano, mostrando ligações entre o nosso intestino e estado mental, e também oferece meios de testar os achados. A medicina está evoluindo cada vez mais para ser totalmente personalizada, incluindo informações dos genomas dos pacientes e, cada vez mais, do microbioma também. Podemos vislumbrar tratamentos baseados em administração de compostos produzidos por cada tipo de microbioma (saudável e doente) ou baseados na administração ou controle dos microrganismos intestinais. Mais uma vez aqui no Darwinianas fica a pergunta: quem está no controle do nosso próprio comportamento?

 

Pedro Milet Meirelles

Laboratório de Bioinformática e Ecologia Microbiana

Instituto de Biologia da UFBA

meirelleslab.org

 

Para Saber mais:

Valles-Colomer M, Falony G, Darzi Y, Tigchelaar EF, Wang J, Tito RY, Schiweck C, Kurilshikov A, Joossens M, Wijmenga C, Claes S. The neuroactive potential of the human gut microbiota in quality of life and depression. Nature Microbiology. 2019 Feb 4:1.

(Imagem: https://www.talkspace.com/blog/2017/09/the-stigma-of-depression/)

 

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Retornando à Verdade, Superando um Mundo Pós-Factual

Verdade absoluta é um conceito inútil para entender o conhecimento humano. Noções alternativas à de “verdade absoluta” seriam mais úteis?

Há ideias sobre o mundo que são tão bem apoiadas por evidências que podem ser consideradas “fatos”, algo de que tratamos  em postagem anterior. Lá, nosso argumento foi o de que “verdade” é um conceito inútil para entender o conhecimento humano. A razão para isso deve-se à própria natureza do conhecimento, que é construído com base em nossa capacidade de captar informações e interpretá-las. Nossos limites perceptivos e cognitivos, assim como o fato de que todo conhecimento é construído com base em conhecimentos prévios dos quais dispomos, restringem o entendimento que podemos construir. O resultado é que possuímos uma “rede interligada de ideias sobre o mundo”, que nos permitem construir teorias e modelos que frequentemente guiam de modo eficaz nossa ação. Isso é algo bastante diferente da ideia de uma única e definitiva verdade.

Descartar a verdade como conceito útil para pensar o conhecimento humano carrega em si uma série de simplificações. Essas simplificações são úteis para veicular ideias sobre como cientistas (e também outros agentes humanos) constroem conhecimento. Entretanto, não deve causar espanto que, por limitar o conceito de verdade à ideia de uma verdade absoluta, elas também têm suas próprias limitações. Quando escrevemos o texto anterior, não tratamos de tais limitações, por causa de nosso desejo de enfatizar algumas ideias. Esta foi uma decisão que deve ser entendida à luz da retórica.

A retórica pode ser considerada a arte da persuasão. Ela diz respeito à capacidade de usar a linguagem para se comunicar de modo eficaz e convincente. Para isso, devemos construir nossos argumentos tendo em mente um público. Para quem estamos escrevendo? Sem ter isso em vista, não é fácil ser persuasivo. Estudiosos da retórica, como Chaïm Perelman, destacam assim o papel da audiência na retórica: todo texto que visa a persuasão deve ser escrito com uma audiência em mente. Isso implica, entre outras coisas, tomar decisões sobre o que dizer e o que não dizer, em vista da persuasão pretendida.

No caso de nossa postagem anterior, pretendíamos que ela fosse convincente sem demandar dos leitores que se engajassem em discussões filosóficas para além da simples lição que tínhamos em foco: quando abandonamos os fatos ao lidar com o mundo, corremos muitos riscos.

Contudo, essa decisão não é sem custos. Na postagem de hoje, explicitaremos um custo que pagamos e tentaremos então ir além das simplificações que fizemos na postagem da semana passada. Nosso foco muda um pouco, passando a recair sobre a exploração do significado da verdade de modo mais rigoroso, dando atenção ao fato de que podemos nos referir à verdade de diferentes formas. Esse esforço valerá a pena, esperamos, pois poderá ser revelador sobre como o conhecimento é produzido.

Novos significados para a verdade

Uma simplificação comumente feita ao tratar do termo “verdade” é considerá-lo como sinônimo de “verdade absoluta” (que foi o que fizemos em nossa postagem anterior). Essa noção de verdade é pouco útil quando buscamos entender o conhecimento humano. Como vimos, somos seres limitados, com ideias sobre o mundo que são dependentes umas das outras, de tal maneira que não podemos pensar no conhecimento como uma simples revelação sobre a realidade. Podemos acrescentar: nenhum conhecimento pode ser construído se não a partir de alguns princípios primeiros, de certos pontos de partida. Esses princípios são tomados como dados, no sentido de que, para desenvolver novas ideias, não os questionamos, assumimos que podemos tratá-los como corretos, como auto-evidentes. Muitos dos nossos maiores debates referentes ao conhecimento dizem respeito a esses princípios primeiros. O problema é que discutir princípios primeiros é geralmente de utilidade muito limitada.

Diante desse conjunto de argumentos, podemos então concluir que discutir o conhecimento humano tomando como base a ideia de “verdade absoluta” não nos leva a lugar algum. Nada é verdadeiro em sentido absoluto, e pretender ser detentor de verdade absoluta nada mais é que um artifício de poder. Mas repare que, na postagem anterior, quando tratamos da verdade, não escrevemos “verdade absoluta”. Essa qualificação (“absoluta”) é importante? Vejamos.

Assumir a verdade como absoluta e então recusar sua utilidade para pensar o conhecimento pode levar a inconsistências. Como? Nós também destacamos, na mesma postagem,  a importância de distinguir entre conhecimento (episteme) e opinião (doxa). Citamos Platão sobre a importância dessa distinção no campo da política, lembrança muito pertinente para o mundo de hoje, perdido nas brumas da pós-factualidade. Mas, note-se, este também é dito um mundo da pós-verdade. Estaríamos concordando com a ideia de pós-verdade, ao dizermos que a verdade é inútil para entender o conhecimento humano? Longe disso. Está claro, então, que precisamos dizer algo mais sobre a verdade.

Para além disso, o próprio Platão argumenta que, sendo tanto conhecimento quanto mera opinião tipos de crença, o que diferencia conhecimento de opinião é que o conhecimento é crença verdadeira e justificada. A contradição bate à nossa porta quando, no mesmo argumento, recusamos a verdade e apelamos ao conhecimento (nas palavras de Platão, crença verdadeira e justificada).

Uns adoram viver em contradição nesse mundo pós-factual. Mas não estamos entre estes. Por isso, é importante hoje retornarmos à verdade para dissipar essa contradição. Para isso, discutiremos noções mais fracas de verdade. Ou, como se costuma dizer na filosofia, noções “deflacionadas”. Isso quer dizer que são verdades mais fracas do que a verdade absoluta. E, dada a nossa convicção da inutilidade da “verdade absoluta”, podemos dizer “apropriadamente” mais fracas. Sem ser absolutamente verdadeiras, porque nada o é, essas formas deflacionadas de verdade são muito importantes, porque mostram como é possível ter confiança na ausência da verdade absoluta. Recorrer a tais formas de verdade constitui, inclusive, forma mais precisa de fazer referência ao que chamamos, na postagem anterior, de “fatos”.

Uma primeira noção deflacionada de verdade pode ser denominada “verdade pragmática”.

Verdade pragmática

Na noção de “verdade pragmática”, a base para determinarmos se uma afirmação sobre o mundo é verdadeira ou não reside na eficácia de sua aplicação prática, ou seja, nas consequências de sua aplicação para nossas ações. Não se trata de rejeitar a noção de verdade, mas de entendê-la de modo distinto da ideia de verdade absoluta. Como nossa mente é ativa na busca de entender o mundo, o conhecimento não pode ser um espelho da natureza. A relação entre conhecimento e realidade não pode ser como um reflexo num espelho, sendo então um reflexo perfeito igual a uma “verdade absoluta”. Como então deixar clara a relação entre conhecimento e realidade?

A ideia de uma verdade pragmática é que essa relação pode ser esclarecida por um apelo às consequências das afirmações para as nossas ações. Seria pragmaticamente verdadeira uma afirmação que leva de modo geral a consequências eficazes e (também frequentemente) positivas sobre o mundo. Por “positiva”, podemos entender uma ação que aumenta nossas chances de sobrevivência, como seres que têm no conhecimento sua principal forma de adaptação ao mundo.

Vamos exemplificar a verdade pragmática retomando um caso que discutimos na postagem anterior: a negação pelo presidente sul-africano Thabo Mbeki de que a AIDS é causada por uma infecção viral. A ideia de que a AIDS não é uma doença viral é falsa em termos pragmáticos, como mostram as consequências negativas que acarretou: milhares de mortes, milhares de crianças nascidas com AIDS. Em contrapartida, a ideia de que a AIDS é causada por vírus é pragmaticamente verdadeira: é uma ideia que catalisou a adoção de medicamentos antivirais em outros países africanos, levando milhões de soropositivos a não desenvolverem AIDS.

Similarmente, a ideia de que a Terra não é plana é pragmaticamente verdadeira, como mostra o simples ato de nos orientarmos usando GPS em nossas vidas cotidianas. O Sistema de Posicionamento Global (GPS) pressupõe que a Terra não é plana. As afirmações de que a AIDS é uma doença viral e de que a Terra não é plana são crenças verdadeiras e justificadas, e podemos dizer isso sem apelar à ideia de verdade absoluta, e sim a uma ideia apropriadamente mais fraca, de verdade pragmática. As afirmações de que a AIDS é uma doença viral e de que a Terra não é plana são, pois, conhecimentos. As afirmações de que a AIDS não é uma doença viral e de que a Terra é plana são, por contraste, meras opiniões. Curiosamente, esta importante distinção é inadvertidamente confirmada pelos crentes na Terra plana que pretendem embarcar num cruzeiro para chegar aos limites do planeta que imaginam: a embarcação se orientará, decerto, usando GPS e, ao fazê-lo, eles estarão inadvertidamente confirmando a verdade (pragmática) de que a Terra não é plana!

A noção de verdade pragmática nos permite introduzir, de modo bastante útil, a ideia de graus distintos de confiança. Algumas ideias, como a de que AIDS é causada por vírus, merecem muita confiança. Isso porque suas consequências mostram repetidamente sua verdade pragmática.

Outras ideias, mesmo que possam ser ditas conhecimentos, em termos pragmáticos, merecem menos confiança, porque mesmo tendo consequências que as apoiam, falham mais nas implicações que trazem para nossas ações. É o caso, por exemplo, do papel de vários fármacos no tratamento de doenças. Eles são “parcialmente eficazes”, porque embora sejam eficazes em muitos casos, têm sua confiança erodida por contra-exemplos nos quais falham. Esses contra-exemplos expõem o fato de que há lacunas em nosso conhecimento sobre o funcionamento de nossos corpos, algo normal e esperado quando conhecimento não corresponde a verdade absoluta.

Um exemplo é o caso da sinvastatina, largamente utilizada para controlar níveis de colesterol. É uma droga que em vários pacientes é pouco eficaz, além de resultar em efeitos colaterais, desencadeando doenças musculares. Deixa de “ser verdade” que a sinvastatina é capaz de controlar o colesterol? Não, mas é uma verdade (pragmática) para a qual há contra-exemplos, que por sua vez também podem ser estudados pela ciência. Há estudos, por exemplo, que identificaram genes que, quando mutados,  alteram o transporte do fármaco nas células, influenciando sua eficácia.

As falhas dos fármacos são aceitáveis, porque são consistentes com a enorme complexidade do tratamento de doenças e a variabilidade entre indivíduos na forma como respondem a tratamentos. Não deixa de ser uma verdade pragmática o papel dos fármacos nos tratamentos, mas é uma verdade que merece menos confiança do que a verdade pragmática de que a AIDS é uma doença viral. É extremamente útil uma noção de verdade que, diferente da verdade absoluta, permite que entendamos os diferentes graus de confiança que merecem nossas afirmações sobre o mundo e as ações que se fundamentam nelas.

A verdade como ideal regulativo

Concluiremos essa postagem com algumas palavras sobre outra visão deflacionada sobre a verdade, que encontramos, entre outros pensadores, em Charles S. Peirce, que, aliás, também é uma das fontes da ideia de verdade pragmática. A verdade pode ser entendida como um ideal. Isso significa que a verdade não será jamais alcançada, atribuindo-se ao termo “verdade” nesse caso o sentido de ser absoluta. Contudo, o que é importante sobre a verdade não é alcançá-la. O que é importante é que a verdade regula nosso pensamento. Ou seja, tudo o mais sendo igual, nós somos pensadores mais poderosos se almejamos a verdade, como meta ideal, apesar de inalcançável. A verdade é, então, um ideal que regula nosso pensamento, um ideal regulativo que tem sua importância em seu papel face ao nosso pensamento. Nada há de importante na proposta de alcançar a verdade, nesse sentido absoluto em que ela aqui comparece. Apelando a ela, apenas nos tornamos mais capazes de gerar, aqui e agora, o conhecimento que nos é possível.

Note, inclusive, que os dois significados deflacionados de verdade discutidos aqui não são mutuamente exclusivos. Afinal, a verdade como ideal regulativo cria a possibilidade de produzir conhecimentos que correspondem a verdades pragmáticas.

Deve estar claro, agora, que nossos argumentos de que a produção do conhecimento não deve recorrer à noção de que há uma verdade absoluta, que poderia ser alcançada, em nada se aproxima da ideia de que devemos aceitar viver num mundo da pós-verdade. Devemos seguir regulando nosso pensamento pelo ideal da verdade, como todos os humanos devem fazer, em especial se ainda se pretendem racionais, e devemos seguir em busca de verdades pragmáticas, com as consequências mais positivas para as nossas ações e a nossa sobrevivência. Desprezar os fatos ao lidar com o mundo, abandonar a racionalidade e o respeito à evidência são, não temos dúvidas, ideias falsas, porque não geram consequências positivas para nossa sobrevivência. Ao contrário, nos precipitam desabalados rumo à perda de qualidade em nossas vidas, possivelmente até mesmo rumo à extinção.

 

Charbel N. El-Hani

Instituto de Biologia/UFBA

Diogo Meyer

Instituto de Biociências/USP

 

PARA SABER MAIS:

Barker, G. & Kitcher, P. (2013). Philosophy of Science: A New Introduction. Oxford: Oxford University Press.

Dutra, L. H. (2009). Introdução à Teoria da Ciência (3ª Ed.). Florianópolis: UFSC.

Hacking, I. (1983). Representing and Intervening. Cambridge: Cambridge University Press.

Imagem: Placa indicando a cidade de Truth or Consequences, no Novo México, Estados Unidos

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Num mundo sem fatos, corremos riscos

Através da ciência geramos conhecimento sobre o mundo. A decisão de implementar políticas e tomar decisões negando esse conhecimento é uma característica do mundo “pós-factual”. Esta característica traz sérios riscos.

Através da ciência, aprendemos sobre o mundo à nossa volta. Ela não é a única maneira de aprender sobre o mundo, como ilustrado, por exemplo, pela riqueza de culturas indígenas ao redor do globo, incluindo as muitas presentes no território brasileiro. Contudo, a ciência certamente oferece respostas profundas e importantes sobre questões que atiçam nossa curiosidade: como os primeiros seres humanos chegaram à América do Sul? Que espécies de animais vivem escondidas em nossas casas e quintais? Mas, além disso, a ciência também gera conhecimento que é importante para nossas vidas, num sentido bastante concreto, respondendo a perguntas como: qual a relação entre desmatamento e secas? Ser afrodescendente altera suas chances de encontrar um doador de medula? Continue Lendo “Num mundo sem fatos, corremos riscos”

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Arqueogenética do Povo de Luzia

A arqueogenética tem ajudado a recontar histórias das populações humanas com dados moleculares, e recentemente essa abordagem foi utilizada para lançar luz sobre os Povos de Luzia.

Arqueogenética é o estudo da genética molecular para tentar entender o passado humano. Tais estudos têm contribuído para que possamos entender melhor a dispersão e diversificação humana nos diferentes continentes. A América foi o último continente povoado pela nossa espécie, há aproximadamente 15 mil anos, e pouco se sabe sobre como se deu o início da história humana em nosso continente. Várias questões relacionadas a esse assunto ainda estão em aberto, tais como: quem foram os primeiros americanos? De onde vieram? Eram uma ou mais populações as que entraram na América? Continue Lendo “Arqueogenética do Povo de Luzia”