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/)

 

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

Nunca estamos realmente sozinhos

Em levantamentos sobre a biodiversidade, muitas regiões geográficas acabam sem uma boa amostragem das espécies que nelas vivem. As remotas ou com um número muito grande de espécies entram nessa lista. Outro local com uma diversidade ainda pouco descrita é, surpreendentemente, a nossa própria casa. Pesquisas recentes se concentraram na caracterização de comunidades bacterianas em ambientes fechados. Dentro de uma casa, cozinhas e banheiros geralmente têm comunidades microbianas distintas uns dos outros. Além disso, a composição de microorganismos em uma determinada casa (ou num cômodo específico dentro da casa) pode ser influenciada por quem a utiliza, e pela presença de animais de estimação. Esses ambientes criados por nós oferecem novos habitats não só para microorganismos como bactérias, archaea e fungos, mas também para artrópodes. Cientistas da Universidade Estadual da Carolina do Norte (NC State), em Raleigh, nos Estados Unidos, observando suas próprias casas, perceberam que os lares poderiam abrigar uma ampla diversidade de vida além dos habitantes humanos, plantas e animais de estimação. Eles então investigaram 50 casas na cidade de Raleigh em busca desses moradores e encontraram mais de mil espécies nas residências, incluindo inúmeras espécies de aranhas, formigas, besouros, ácaros, moscas e mosquitos (Figura 1). Dentre os artrópodes mais comuns estavam: besouros, aranhas, sciarídeos, formigas e cecidomiídeos (Figura 2). Em uma única residência, foram encontradas mais de duzentas espécies! Continue Lendo “Nunca estamos realmente sozinhos”

Selecionados por um furacão

Cientistas americanos e europeus tinham finalizado um estudo na população de um pequeno lagarto nas Ilhas Turcas e Caicos, no Caribe, quando os furações Irma e Maria devastaram a região, em 2017.

Eles voltaram ao arquipélago três semanas depois da passagem do segundo furação para coletar novos dados sobre a morfologia dos lagartos sobreviventes. A tragédia tinha trazido a rara oportunidade de analisar o efeito de furacões em uma população natural.

A espécie estudada se chama Anolis scriptus e vive em ramos e troncos de árvores. Comparando os dados obtidos antes e depois da passagem dos furacões, eles encontraram que os lagartos que resistiram à catástrofe eram menores, tinham braços mais longos, pernas mais curtas e lamelas adesivas maiores nas mãos e nos pés.

Os cientistas interpretaram que as novas características resultaram de seleção natural para resistir a ventos fortes. Como discutimos em uma postagem anterior, variações nas pernas e braços dos lagartos se correlacionam com a capacidade de se agarrar a troncos e galhos.

Para corroborar esta interpretação, eles filmaram lagartos agarrados a um bastão em frente a um soprador de folhas secas. O resultado vocês podem apreciar no vídeo abaixo:

 

 

João Francisco Botelho (Yale University)

Para saber mais:

Donihue CM, Herrel A, Fabre A-C, Kamath A, Geneva AJ, Schoener TW, et al. Hurricane-induced selection on the morphology of an island lizard. Nature. 2018.

Um mar de micróbios

Quando pensamos nas palavras “mar” e “micróbios” juntas, geralmente nos vem a imagem de uma praia poluída e imprópria para banho, certo? Mas esses seres  tão abundantes tem papeis muito importantes nos ambientes marinhos além de apenas causarem doenças nos animais marinhos e em nós. Os microrganismos marinhos, ou, como se costuma chamar na ciência, a microbiota marinha, desempenham papeis centrais nas cadeias alimentares, assim como nos ciclos biogeoquímicos, como, por exemplo, os ciclos do carbono e nitrogênio. No post de hoje trago alguns exemplos sobre o papel dos microrganismos no funcionamento e resiliência dos ambientes marinhos, mais especificamente, nos recifes de corais.

Esses recifes são formados e mantidos através da deposição de carbonato de cálcio, principalmente nos esqueletos dos corais. Os tecidos translúcidos dos corais são habitados por “algas” unicelulares conhecidas como zooxantelas (que são hoje classificadas como dinoflagelados do gênero Symbiodinium) que dão cor aos seus hospedeiros. Essas algas são responsáveis por grande parte do suprimento energético dos corais, através de sua atividade fotossintética, liberando açúcares nos tecidos dos corais, que são sua principal fonte de carbono. Além dessas algas, os corais vivem em simbiose estreita com bactérias que são responsáveis, dentre outras coisas, por fixar nitrogênio para os corais.

Mas nem tudo é um mar de rosas para os corais. Quando expostos a fatores estressantes, como, por exemplo, o aumento da temperatura da água do mar, essa relação simbiótica é rompida, e os corais perdem seus parceiros, ficando brancos. Este fenômeno é conhecido como branqueamento de corais e pode ter diversas causas, a exemplo da infecção por bactérias do gênero Vibrio, do mesmo gênero das que causam a cólera nos seres humanos.

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Figura 1: Coral endêmico do Brasil, Mussismilia hartii, apresentando sinais de branqueamento (Foto: Pedro Meirelles, Abrolhos/BA)

O mais interessante é que, com o avanço na compreensão sobre a abundância e diversidade dos microrganismos presentes nos recifes, principalmente através de abordagens metagenômicas (ver este post para mais detalhes sobre essas abordagens), temos compreendido como a atividade humana local está relacionada com as doenças e a saúde dos corais. A retirada de peixes e o aporte de nutrientes (poluição por esgoto, por exemplo) influenciam diretamente o crescimento de algas, que competem por espaço com os corais, além de alimentar uma microbiota de crescimento rápido e heterotrófico, que sufoca os corais, e estimular o crescimento de microrganismos patogênicos. Esse ciclo vicioso foi observado no oceano Pacífico e aqui em Abrolhos e na Cadeia Vitória-Trindade. O contrário também é verdadeiro, em recifes saudáveis, com populações de peixes abundantes e com alta cobertura de corais, a microbiota da água é dominada por microrganismos benéficos a saúde dos corais.

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Figura 2: Na foto, os recifes de Abrolhos (BA) são resultado da relação próxima entre microrganismos e corais, mas também do balanço de microrganismos responsáveis por manter os recifes em um estado saudável e microrganismos patogênicos presentes na água (Foto: Pedro Meirelles).

Mergulhar fundo no mar dos microrganismos e conhecer sua diversidade é um grande desafio e nos dá grandes oportunidades para compreendermos mais, possibilitando que possamos nos relacionar melhor com os ambientes marinhos de que tanto dependemos. Como visto, a microbiota está diretamente ligada à saúde, seja dos ambientes como um todo ou dos hospedeiros. Diversos estudos vêm mostrando como essa ligação se dá e alguns até apontam meios para intervir em caso de desequilíbrio, a exemplo de propostas como a terapia por fagos… mas este é assunto para outro post… até a próxima.

 

Pedro Milet Meirelles

(Laboratório de Bioinformática e Ecologia Microbiana

Instituto de Biologia da UFBA)

meirelleslab.org

 

Para Saber mais:

Azam, F., and Malfatti, F. (2007). Microbial structuring of marine ecosystems. Nat. Rev. Microbiol. 5, 782–791. doi:10.1038/nrmicro1747.

Dubinsky, Z., and Jokiel, P. L. (1994). Ratio of energy and nutrient fluxes regulates symbiosis between zooxanthellae and corals. Pacific Sci. 48, 313–324.

Lesser, M. P., Mazel, C. H., Gorbunov, M. Y., and Falkowski, P. G. (2004). Discovery of symbiotic nitrogen-fixing cyanobacteria in corals. Science (80-. ). 305, 997–1000. doi:10.1126/science.1099128.

Kushmaro, A., Banin, E., Loya, Y., Stackebrandt, E., and Rosenberg, E. (2001). Vibrio shiloi sp nov., the causative agent of bleaching of the coral Oculina patagonica. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 51, 1383–1388.

Roach, T. N. F., Abieri, M. L., George, E. E., Knowles, B., Naliboff, D. S., Smurthwaite, C. A., et al. (2017).  Microbial bioenergetics of coral-algal interactions . PeerJ 5, e3423. doi:10.7717/peerj.3423.

Bruce, T., Meirelles, P. M., Garcia, G., Paranhos, R., Rezende, C. E., de Moura, R. L., et al. (2012). Abrolhos Bank Reef Health Evaluated by Means of Water Quality, Microbial Diversity, Benthic Cover, and Fish Biomass Data. PLoS One 7, e36687. doi:10.1371/journal.pone.0036687.

Meirelles, P. M., Amado-Filho, G. M., Pereira-Filho, G. H., Pinheiro, H. T., de Moura, R. L., Joyeux, J.-C., et al. (2015). Baseline Assessment of Mesophotic Reefs of the Vitória-Trindade Seamount Chain Based on Water Quality, Microbial Diversity, Benthic Cover and Fish Biomass Data. PLoS One 10, e0130084.

Cohen, Y., Joseph Pollock, F., Rosenberg, E., and Bourne, D. G. (2013). Phage therapy treatment of the coral pathogen Vibrio coralliilyticus. Microbiologyopen 2, 64–74. doi:10.1002/mbo3.52.

Foto de abertura: Parecem constelações, galáxias, universos, mas são microrganismos marcados por corantes fluorescentes, vistos em microscopia. Uma colher de sopa de água do mar contém mais de 1 milhão de bactérias (Fonte: http://www.news.ucsb.edu/2017/018057/confluence-science-and-art)

As aves sem árvores: sobrevivendo à extinção no chão

 

Joões-de-barro, sabiás e rolinhas ocupam os jardins e praças de grande parte do Brasil. Originalmente, estas aves viviam em campos, capoeiras e bordas de florestas.  Nas cidades, encontraram um ambiente que outras espécies, mais dependentes de áreas densamente florestadas, não toleram. Elas pertencem a um pequeno grupo de espécies que se tornou mais abundante nos ambientes alterados. Na grande catástrofe ecológica causada pelos humanos, já chamada por cientistas de sexta grande extinção em massa, elas estão prosperando. Seus hábitos, por uma contingência histórica, podem ser um passaporte para atravessar a catástrofe.

Uma contingência similar pode ter influenciado o futuro da evolução das aves há 66 milhões de anos. A quinta grande extinção em massa, famosa pela desaparição dos dinossauros, foi seguida pela radiação evolutiva das aves modernas, quando as poucas espécies sobreviventes deram origem a toda a diversidade que hoje colore nosso planeta.

Por que algumas aves resistiram enquanto tantas outras espécies pereceram? Seria por causa de seus hábitos alimentares? De sua distribuição geográfica? Seu tamanho? Embora frequentemente associemos aves e árvores, um novo estudo propõe que uma das chaves para superar a grande catástrofe foi ter hábitos terrestres e não depender das árvores. Daniel Field e seus colegas nos EUA usaram três linhas de argumentos.

Primeiro, eles mapearam os hábitos de vida das aves moderna em uma filogenia construída com dados moleculares e determinaram qual era o hábito de vida mais provável dos ancestrais de cada linhagem. O resultado aponta, inequivocamente, que eles não habitavam nem nidificavam em árvores (Figura 1)

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Figura 1: Filogenia das aves modernas mostrando em verde linhagens predominantemente arborícolas e em marrom linhagens predominantemente não arborícolas. Todas as linhagens arborícolas têm ancestrais terrestres (Figura modificada de Fields et al, 2018).

Mostraram também que o registro fóssil de algumas linhagens arborícolas modernas sugere que elas tinham ancestrais mais terrestres. Por exemplo, fósseis relacionados aos turacos (Figura 2), uma família de aves arborícolas endêmica do continente africano, tinha patas longas, indicando que eles viviam no solo.

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Figura 2: Knysna Turaco (Tauraco corythaix), Western Cape, South Africa. Photo de Daniel Fields

Por último, mostraram que logo após a catástrofe, pólens de árvores deram lugar a esporos de pteridófitos, como as samambaias, exatamente o que ocorre durante um processo de sucessão ecológica em que as árvores são eliminadas. A reaparição de pólen no registro fóssil levou aproximadamente mil anos.

Os autores usam estas evidências para argumentar que a desflorestação causada pelo impacto de um meteoro selecionou negativamente as aves que dependiam das árvores. O impacto teria causado incêndios, chuvas ácidas e levantado sedimentos que bloquearam a luz do sol necessária para fotossíntese. As florestas desapareceram e com elas as espécies que dependiam destes ecossistemas. Por exemplo, uma linhagem de aves arborícolas abundante antes da extinção em massa, conhecida como Enantiornithes, sumiu do registro fóssil (Figura 3).

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Figura 3: As aves modernas descendem de ancestrais terrestres que sobreviveram à extinção em massa no fim do Cretáceo (Figura modificada de Fields et al, 2018).

As aves modernas tiveram que reconquistar as árvores. Uma vez que as florestas se recuperaram, hábitos arborícolas evoluíram rapidamente em diferentes linhagens. Os ancestrais dos passarinhos, anus, beija-flores e pombos saíram do chão e sofreram evolução independente que os levou a ocupar os ramos e troncos das novas florestas após a grande extinção.

O exemplo é um convite para imaginar o que acontecerá depois da extinção em massa que estamos causando. Quais espécies sobreviverão a esta hecatombe humana? A quem caberá recuperar os ecossistemas terrestres uma vez que nós estivermos extintos?

João F. Botelho (Yale University)

 

Para saber mais:

Claramunt S, Cracraft J. A new time tree reveals Earth history’s imprint on the evolution of modern birds. Science Advances. 2015;1(11).

Field DJ, Bercovici A, Berv JS, Dunn R, Fastovsky DE, Lyson TR, et al. Early Evolution of Modern Birds Structured by Global Forest Collapse at the End-Cretaceous Mass Extinction. Curr Biol. 2018;28(11):1825-31.e2.

Louchart A, Viriot L. From snout to beak: the loss of teeth in birds. Trends Ecol Evol. 2011;26(12):663-73.

Imagem de abertura: Philipp M. Krzeminski.

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

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

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

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

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

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

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

 

 

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

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

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

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

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

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

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

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

Ana Almeida

(California State University East Bay)

Para saber mais:

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

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

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