A origem e evolução do sexo nos eucariontes

A capacidade de realizar sexo é muito comum entre seres vivos. Quando teria surgido, na história da vida na terra? Uma forma de responder essa questão é investigar quais organismos carregam os genes essenciais para o sexo. Tais pesquisas trouxeram surpresas, revelando que mesmo entre organismos que não parecem recorrer ao sexo, a maquinaria genética para esse mecanismo está presente.

Você sabia que o sexo surgiu há mais de 1.2 bilhão de anos e é uma característica que já estava presente no último ancestral de todos os eucariontes (organismos que apresentam células com organelas e núcleo, no qual o DNA fica restrito)? Isso mesmo, o ancestral comum de animais, plantas, fungos, amebas, ciliados, e demais eucariontes, muito provavelmente já era capaz de realizar sexo, e essa capacidade foi herdada pelos diversos grupos de eucariontes viventes que conhecemos hoje. Mais que isso, muitos dos eucariontes que hoje são considerados assexuados são, na verdade, muito provavelmente capazes de realizar sexo, mas isso nunca foi observado por falta de estudos. Mas vamos por partes: neste post vamos entender o que é sexo do ponto de vista evolutivo, para então identificar algumas premissas que nos permitem estudar a origem e evolução desse mecanismo.   

Para começar precisamos definir o que é sexo. Simplificadamente, do ponto de vista evolutivo, sexo é entendido como um ciclo que envolve uma etapa de fusão nuclear (cariogamia) e uma etapa de meiose com recombinação gênica. É por meio desse ciclo que diversos grupos de eucariontes apresentam alternância de ploidia (número de cromossomos presentes em uma célula); enquanto a fusão nuclear leva a um aumento de ploidia a meiose gera uma diminuição (Figura 1). Vale ressaltar, que nesse contexto, sexo não é sinônimo de reprodução, já que em muitos eucariontes sexo não está diretamente vinculado a geração de um descendente; por exemplo, ciliados como o Paramecium aurelium realizam sexo em uma fase do ciclo de vida, enquanto se reproduzem por meio de divisão (fissão) celular em uma outra fase. A partir dessa definição de sexo podemos estabelecer algumas premissas necessárias para os estudos evolutivos.


Figura 1. Esquema ilustrativo da definição de sexo no contexto dos estudos evolutivos. Sexo é um mecanismo clíclico que envolve etapas de fusão nuclear e meiose. Para visualizar essa definição de sexo podemos considerar o exemplo da espécie humana. Nos humanos, sexo é a fusão dos núcleos de duas células gaméticas (óvulos e espermatozoides) haploides de 23 cromossomos (23C) que dá origem a um organismo com células somáticas diploides com 46 cromossomos (46C). Por sua vez, as células gaméticas haplóides (23C) são geradas a partir da diminuição de ploidia de células somáticas diploides (46C) por meio da meiose. Vale ressaltar que a recombinação gênica é um evento intrínseco à meiose, já que uma das etapas da meiose envolve o pareamento e permutação gênica crossing-over) entre cromossomos homólogos e outra envolve a reorganização de cromossomos maternos e paternos em uma nova combinação. Tal recombinação gênica contribui com o aumento da variabilidade genética, que é uma das consequências mais notórias do sexo.    

Duas premissas são centrais para estudar a origem e evolução do sexo: (i) A origem evolutiva do sexo em uma linhagem de organismos está vinculada à origem de aparatos moleculares (genes e proteínas) envolvidos com a cariogamia e a meiose; (ii) Os organismos sexuados devem ter em seus genomas genes que compõem aparatos moleculares envolvidos com a cariogamia e meiose. Dessas premissas deriva a seguinte constatação: a presença de aparatos moleculares específicos da cariogamia e meiose no genoma de um grupo de organismos sugere que esse grupo é capaz de realizar sexo. Nessa perspectiva, organismos assexuados não devem apresentar aparatos específicos da cariogamia e meiose. Logo, fica evidente a relevância de estudos comparativos para identificar e descrever os genes envolvidos na meiose e cariogamia dos diversos eucariontes sexuados.

Décadas de estudos com diversos eucariontes identificaram os genes que codificam as proteínas que compõem o aparato molecular necessário para o sexo (cariogamia + meiose). Desses estudos, estabeleceu-se uma lista de genes que são específicos para meiose e que são denominados de ‘kit de ferramentas da meiose’ (do inglês meiosis toolkit). Interessantemente, os genes do ‘kit de ferramentas da meiose’ são compartilhados por amebas, fungos, animais, plantas, ciliados, e vários outros grupos de eucariontes. Por conta disso, infere-se que o último ancestral comum de todos os eucariontes (o LECA, do inglês Last Eukaryotic Common Ancestor) já apresentava o ‘kit de ferramentas da meiose’ (Figura 2). Mais que isso, é do LECA que os diversos grupos viventes de eucariontes herdaram (e conservaram) o aparato molecular envolvido na meiose, assim como a capacidade de realizar sexo. Por sua vez, o aparato molecular envolvido na meiose com recombinação gênica evoluiu de um aparato ancestral que, em Archaeas, são responsáveis em reparar danos no DNA; a partir de genes ancestrais relacionados com o reparo de DNA, duplicações e diversificação gênica deram origem aos genes que compõem o ‘kit de ferramentas da meiose’.

Figura 2. Árvore simplificada da relação de parentesco entre o grupo dos eucariontes (laranja) e demais domínios da vida (Archaea e Bactéria). Atualmente, os eucariontes são classificados em vários grandes grupos, como as Archaeplastida, que inclui as plantas e diversas algas, Obazoa, que inclui os fungos, animais e diversos representantes unicelulares, e Amoebozoa, que inclui diversos grupos de organismos amebóides. Todos os grandes grupos de eucariontes apresentam linhagens de organismos que têm em seus genomas os genes do ‘kit de ferramentas da meiose’ (KFM) que estão envolvidos com o sexo. A partir disso, é possível inferir que o último ancestral comum de todos os eucariontes (LECA) apresentava os genes do ‘kit de ferramentas da meiose’ e provavelmente já era sexuado. Inferências atuais baseadas em análises de relógio molecular sugerem que o LECA viveu entre 1.2 e 1.9 bilhão de anos atrás, logo a origem dos genes que compõem o ‘kit de ferramentas da meiose’, assim como o sexo, ocorreu em um período anterior a esse. Os traços coloridos na figura representam genes que compõem o ‘kit de ferramentas da meiose’.

Disso tudo podemos tirar alguns aprendizados gerais: (i) No contexto evolutivo, sexo é definido como um ciclo composto por cariogamia e meiose; (ii) Infere-se que o último ancestral de todos os eucariontes (o LECA) já era sexuado; (iii) Dado um LECA sexuado, todos os grupos de eucariontes potencialmente herdaram o aparato molecular necessário para a realização de sexo e devem ser considerados sexuados até que se prove o contrário (Hofstatter e Lahr, 2019); (iv) Ser assexuado é uma característica secundária (derivada) de grupos de eucariontes que perderam a capacidade ancestral de realizar sexo. Corroborando essas conclusões, tem sido demonstrado que vários grupos de microrganismos eucariontes, tradicionalmente descritos como assexuados, apresentam em seus genomas o aparato molecular necessário para a meiose e cariogamia e são capazes de realizar sexo em alguma fase do seu ciclo de vida, o que não havia sido observado anteriormente por falta de estudos. Portanto, dado que “ausência de evidência não é evidência de ausência”, e que na perspectiva evolutiva o sexo é uma característica ancestral que foi conservada por diversas linhagens de eucariontes, podemos esperar que muitos outros organismos “assexuados” pouco estudados sejam futuramente demonstrados capazes de realizar sexo, sendo o sexo uma regra, e não uma exceção, na história evolutiva dos eucariontes.

Alfredo L. Porfírio de Sousa (USP)

Para saber mais:

 Ficou curioso em saber quais são os tais genes do ‘kit de ferramentas da meiose’ dos eucariontes e o contexto no qual foram relacionados a evolução do sexo? Indico uma olhadinha no artigo “Using a meiosis detection toolkit to investigate ancient asexual ‘scandals’ and the evolution of sex” (Schurko e John, 2008). Se quiser mais detalhes quanto ao ancestral de todos os eucariontes (o LECA) ser sexuado e o sexo ser bem mais comum em eucariontes do que imaginado antes, indico dar uma espiada nos artigos “Sex is a ubiquitous, ancient, and inherent attribute of eukaryotic life” (Speijer e colaboradores, 2015), “All Eukaryotes Are Sexual, unless Proven Otherwise” (Hofstatter e Lahr, 2019) e “The Sexual Ancestor of all Eukaryotes: A Defense of the ‘Meiosis Toolkit’” (Hofstatter e colaboradores, 2020).

 

Hofstatter, P. G., & Lahr, D. J. (2019). All Eukaryotes Are Sexual, unless Proven Otherwise: Many So‐Called Asexuals Present Meiotic Machinery and Might Be Able to Have Sex. BioEssays, 41(6), 1800246.

Schurko, A. M., & Logsdon Jr, J. M. (2008). Using a meiosis detection toolkit to investigate ancient asexual “scandals” and the evolution of sex. Bioessays, 30(6), 579-589.

Hofstatter, P. G., Ribeiro, G. M., Porfírio‐Sousa, A. L., & Lahr, D. J. (2020). The Sexual Ancestor of all Eukaryotes: A Defense of the “Meiosis Toolkit” A Rigorous Survey Supports the Obligate Link between Meiosis Machinery and Sexual Recombination. BioEssays, 42(9), 2000037.

Speijer, D., Lukeš, J., & Eliáš, M. (2015). Sex is a ubiquitous, ancient, and inherent attribute of eukaryotic life. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(29), 8827-8834.

Foto de capa: https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/256910.php

Com a evolução não se brinca

Os vírus, assim como outros seres vivos, evoluem. Nesse processo, a seleção natural pode torná-los mais infecciosos, mais resistentes a drogas, ou mais capazes de burlar as vacinas. As ações que nós tomamos podem influenciar a chance de o processo evolutivo tomar esse rumo indesejável.

O material genético do coronavírus que hoje circula pelo mundo causando a COVID tem várias diferenças em relação àquele que começou a se espalhar no final de 2019. Essa transformação resulta de mutações, que são erros que ocorrem quando o material genético é copiado. Algumas das mutações que surgiram se tornaram comuns. As linhagens do coronavírus, como a P.1, que se torna cada vez mais comum no Brasil, são definidas pela combinação de mutações que acumularam. A mudança na composição genética de uma espécie ao longo do tempo é uma forma de definir a evolução. Assim como outros seres vivos, o vírus evolui.

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Mentes e mentiras ideológicas

O desejo individual cria a ideologia, ou apenas reflete o espírito de nosso tempo?

Estamos em um momento em que a ideologia liberal ultra-individualista tem angariado vitórias expressivas, aliada que está ao conservadorismo, a um certo patriotismo que identifica a nação à sua própria bolha social, e a uma ativa e propositiva rede de milícias digitais. Mas as ideologias também existem em outras direções, por exemplo, resistem socialismos, usualmente associados a uma defesa de minorias e direitos coletivos, bem como a uma sujeição do indivíduo ao grupo. Mas ideologias afinal refletem uma realidade
social, ou produzem esta realidade? Os indivíduos escolhem suas ideologias em um cardápio de possibilidades, ou são as ideologias que selecionam e moldam indivíduos à sua imagem e semelhança? Na pesquisa científica, a seta que aponta do indivíduo ao social (à ideologia) é conhecida como estratégia de pesquisa partindo de baixo, de níveis inferiores, para níveis superiores de organização. Já a seta que aponta a causalidade partindo das ideologias e atingindo os indivíduos é conhecida como estratégia de pesquisa de cima, da organização social, para os níveis inferiores de organização, e esta segunda estratégia deixa implícito que o indivíduo é em geral um peão conduzido por regras sociais que o suplantam e o superam.

O medo de perder a individualidade, o medo de ser apenas um peão, a vontade de que o indivíduo, de que eu consiga virar as regras do jogo social impondo minha própria lei, superando assim as adversidades da vida em grupo, é esta vontade de potência e afirmação do indivíduo que está na raiz do capitalismo liberal. Já na raiz das ideologias mais socializantes temos o desejo de conformidade, de desaparecer na multidão, a vontade de fazer parte de algo maior e justificar sua existência individual através do coletivo, o entendimento de que o todo é maior que a soma de suas partes. Mas, novamente, é o desejo individual que cria a superestrutura social ou, ao contrário, nossos desejos apenas refletem o espírito de nosso tempo ou, para sermos mais comedidos, são fruto da dinâmica de nossa bolha social?

A relação entre as capacidades cognitivas e personalidade de um indivíduo com a ideologia que ele abraça (ou que o envolve) pode ser analisada empiricamente, aliando testes, que avaliam a capacidade cognitiva, a questionários objetivos, que medem afinidades ideológicas. Foi exatamente o que fez o pesquisador Leor Zmigrod e uma equipe de psicólogos, em um estudo recente publicado na prestigiosa Philosophical Transactions of the Royal Society. Eles partiram de dados coletados em três estudos prévios, com uma grande amostra de 522 norte-americanos. Assim, foram previamente investigadas algumas habilidades cognitivas básicas: precaução, velocidade de percepção, velocidade de acúmulo de evidências, desconto temporal (a capacidade de deixar para depois uma gratificação, visando seu possível posterior aumento), e uso estratégico de informação. Foram também previamente quantificados 12 traços de personalidade, avaliando tendência a assumir riscos financeiros, assumir riscos sociais, apresentar controle emocional, perseguir objetivos, impulsividade, entre outros. Em uma sub-amostra de 334 desses indivíduos anteriormente estudados, os autores então aplicaram novos questionários, avaliando as crenças religiosas, o nacionalismo, as inclinações político-ideológicas, e o grau de dogmatismo. Seu objetivo, ao final, era buscar fatores cognitivos e traços de personalidade que fossem preditivos da orientação ideológica de um indivíduo.

Percebam de cara que os resultados do estudo podem ter aplicações assustadoras, visto que muitos desses testes cognitivos poderiam ser aplicados sub-repticiamente, enquanto jogamos online, por exemplo, ou enquanto respondemos a questionários aparentemente inofensivos (quiz) em redes sociais. A popularização de um poder assim imenso pode tornar coisa do dia-a-dia escândalos como o terrível caso da Cambridge Analytica, a empresa que usou dados do Facebook para manipular um importante referendo popular, determinando assim nada mais nada a menos que a separação do Reino Unido da União Européia.

Os resultados do estudo de fato sugerem que um poder ainda maior está ao alcance de muitos. Quando comparados a pessoas de ideologia mais à esquerda, conservadores nacionalistas são, em termos cognitivos, mais cautelosos, fazem mais desconto temporal (trocam mais facilmente um pequeno ganho hoje por um grande ganho em um futuro distante), e utilizam de forma menos estratégica a informação disponível. Já quanto à personalidade, conservadores nacionalistas são mais impulsivos, seguem mais de perto seus objetivos, e tomam muito menos riscos sociais. Dogmatismo, religiosidade, e conservadorismo apresentam diferentes assinaturas em termos do perfil cognitivo e de personalidade; por exemplo, dogmáticos tendem a não acumular evidências para a tomada de decisões (um campo fértil para as fake news), enquanto religiosos percebem rapidamente riscos, e são de caráter socialmente agradável. Outro resultado importante, é que o uso de testes psicológicos aumenta em quatro vezes nossa capacidade de prever a orientação ideológica dos indivíduos, em oito vezes a previsibilidade acerca de sua inclinação religiosa, em em 15 vezes a previsibilidade acerca do grau de dogmatismo dos indivíduos.

Como vimos no escândalo da Cambridge Analytica (escândalo que possivelmente se repetiu em nossa última eleição presidencial), o conhecimento acerca da distribuição geográfica fina de inclinações ideológicas na população permite o direcionamento preciso de campanhas publicitárias específicas para alvos específicos, aumentando enormemente a eficácia da propaganda política. Mas o potencial que vemos agora é maior: mapear em tempo real a cognição e a personalidade da população, com alguns poucos testes rápidos, abre uma janela sem precedentes para a manipulação ideológica da sociedade, e a simples existência de tamanho poder requer imediatamente um posicionamento da sociedade, um debate que ainda estamos por fazer.

Muitos países, particularmente a União Européia, estão impondo fortes restrições a corporações digitais, como Google, Facebook, e Microsoft, no sentido de impedir o uso comercial (ou político) de dados pessoais. A China, por outro lado, não demonstra preocupação alguma neste sentido; muito ao contrário, o estado chinês inclusive está aparentemente buscando estatizar o acesso a estas informações pessoais, por ora distribuídas em gigantes tecnológicas como Baidu, Alibaba, e Tencent; caso os recentes e bem sucedidos testes com o uso estatal de moeda (yuan) digital na China se expandam com sucesso para todo o país, o governo assumirá o controle de um banco de dados que compreende toda a população, e toda movimentação de compra ou venda (valor e objeto negociado). Isso implica o rastreamento em tempo real do quê, quando, onde, e quem compra. É um poder informacional talvez imenso demais para se ter, a ponto de autores como Shoshana Zuboff decretarem que o capitalismo entrou em uma nova era, na qual a vigilância digital cria um mercado de comportamento futuro, no qual as previsões sobre os desejos de cada um (e o controle destes desejos) são o produto que passa a ditar as regras ao mercado industrial, direcionando inclusive as apostas no mercado financeiro.

Independentemente do que se faça com este tipo de informação digital rápida e rastreável, se seu uso será permitido, incentivado, banalizado, banido, controlado, independentemente de nossa decisão coletiva, que só conheceremos após um grande debate nacional, cabe aqui uma outra discussão, talvez ainda mais relevante. Será que, como pressupõem Leor Zmigrod e colegas, em seu estudo acima detalhado, são a personalidade e a cognição do indivíduo que seriam preditivos de sua ideologia? Por que não o inverso? É fácil de se imaginar que um construto coletivo e histórico como a ideologia seja mais difícil de ser alterado que a personalidade ou a cognição de um indivíduo. Se a seta de causalidade for invertida, se o social determinar o indivíduo, então é o social que prevê a personalidade e a cognição individuais. Alternativamente, será que não existiria uma relação dialética, onde o indivíduo afete e seja afetado pelo social? Se for assim, simples modelos de causalidade unidirecional (do indivíduo para o social) não serão suficientes para prever o comportamento no longo prazo. Talvez no curto prazo, talvez no tempo do desejo individual se saciar em compras, ou no tempo de um segundo turno eleitoral, talvez para previsões de curto prazo, não faça diferença o uso de um modelo mais simples (unidirecional) ou mais complexo (bidirecional, dialético). Mas no longo prazo da competição entre nações, no tempo das irreversíveis mudanças climáticas, no longo prazo da sobrevivência da humanidade e de nosso pequeno planeta Terra, talvez para decisões com esta gravidade e este longo prazo, tenhamos, afinal, que considerar utilizar modelos mais complexos. Neste caso, o que estamos fazendo é considerar a possibilidade de encontrarmos ideologias novas ou modificadas que ajudem a salvar os indivíduos. Essa possibilidade parece muito necessária, quando vemos ideologias conservadoras causando múltiplos genocídios em nosso país, hoje.

Para saber mais:

Zuboff, S. 2021. A era do capitalismo de vigilância. Editora Intrínseca, Rio de Janeiro.

Lee, K. 2019. Inteligência artificial: como os robôs estão mudando o mundo, a forma como amamos, nos relacionamos, trabalhamos e vivemos. Editora Globo, Rio de Janeiro.

Imagem: The Psychology Behind Fake News: Cognitive biases help explain our polarized media climate. https://insight.kellogg.northwestern.edu/content/uploads/_1200x630_crop_center-center_82_none/fake_news.jpg?mtime=1488826762

A resposta é 42!

No livro O Guia do Mochileiro das Galáxias, de Douglas Adams, o número 42 é a resposta para a “questão fundamental da vida, do universo, e de tudo mais”. No livro, essa resposta foi calculada ao longo de 7,5 milhões de anos por um supercomputador chamado Pensamento Profundo (ou Deep Thought, em inglês). Evidentemente essa é uma história de ficção, pois não existe tal solução simples para questões tão complexas. No entanto, recentemente, um time internacional de cientistas propôs a resposta para uma série de acontecimentos que moldaram nosso planeta e nossa espécie e que, embora pareçam desconectados, são consequência de uma mudança ocorrida no campo magnético da Terra. Essa conjunção de acontecimentos cruciais foi apelidada pelos cientistas de “Evento de Adam”, em alusão ao autor do célebre livro, por ter ocorrido há 42 mil anos antes do presente. Continue Lendo “A resposta é 42!”