O pato que pode não voar

No final do ano de 1832, Charles Darwin estava nas Ilhas Malvinas, no extremo sul do continente americano, quando escreveu em seu diário de viagem: “Nessas ilhas, um grande pato … é muito abundante… Suas asas são muito pequenas e fracas para permitir o voo, mas com sua ajuda, parcialmente nadando e parcialmente batendo na superfície da água, eles se movem muito rapidamente…. Esses patos desajeitados e cabeçudos fazem tanto barulho e respingos que o efeito é extremamente curioso.” Em seguida, reflete sobre duas outras aves que havia conhecido na sua viagem e que também não usavam suas asas para voar: emas e pinguins. A ideia de descendência com modificação começava a decolar na sua cabeça.

Embora todas as aves modernas tenham evoluído de ancestrais voadores, várias espécies não voam. Nossas emas, como observou Darwin, estão adaptadas à vida nos cerrados, caatingas e campos, onde correm com suas pernas fortes e asas pequenas. Pinguins “voam” debaixo d’água, com asas transformadas em nadadeiras, ossos pesados e penas que mais parecem escamas. Elas evoluíram de ancestrais voadores, há mais de 60 milhões de anos, e não possuem parentes próximos vivos que nos permitam investigar os detalhes da transição para uma vida longe dos céus.

Os patos que Darwin viu nas ilhas Malvinas oferecem um melhor caso para investigar essas transições. Eles são chamados de quetru (ketru significa pato na língua do povo mapuche) ou patovapor em espanhol e steamer em inglês (em referência aos antigos barcos à vapor com pás laterais). Existem quatro espécies, que pertencem ao gênero Tachyeres (Figura 1). O mais comum é T. patachonicus ou quetru voador, que habita todo o sul da América do Sul, incluindo rios e lagos do interior. As outras três espécies são costeiras e não voam: T. pteneres habita a costa do Chile, pelo lado do Pacífico, T. leucocephalus habita a costa atlântica da Argentina, e T. brachypterus habita as ilhas Malvinas e provavelmente foi a espécie que divertiu o jovem Darwin. As quatro espécies são muito parecidas, sendo difícil identificá-las na água. A principal diferença está no corpo menor e nas penas mais longas das asas e do rabo do quetru voador.

Figura 1: as quatro espécies de Tachyeres (modificado de birdsoftheworld.org).

Em 2012, Fulton e colaboradores compararam o DNA das quatro espécies e fizeram duas descobertas importantes. As espécies não-voadoras não estão mais relacionadas entre si, mas perderam a capacidade de voar independentemente, e indivíduos voadores encontrados nas ilhas Malvinas não são quetrus voadores (T. patachonicus), mas T. brachypterus capazes de voar. Quer dizer, a espécie que habita as ilhas Malvinas tem indivíduos voadores e não-voadores. Já se conhecia uma situação inversa, que alguns machos grandes de quetru voador (T. patachonicus), que habitam ilhas do extremo sul do continente, não são capazes de voar.

Esses dados confirmam dois aspectos importantes na transição evolutiva a espécies não-voadoras. Ela ocorre como um evento variacional em uma população com indivíduos voadores e não-voadores, e em um contexto ecológico que permite e facilita um modo de vida não-voador. Esse contexto é encontrado frequentemente em ilhas isoladas, sem mamíferos terrestres, quando colonizadas por espécies que não dependem do voo para se alimentar. O biguá das Galápagos e o Dodô da ilha de Maurício são dois exemplos famosos (ambas extintas com a chegada de humanos e animais domésticos às ilhas).

Patos têm ainda outra característica que pode facilitar a perda do voo. Asas possuem penas longas e assimétricas especializadas, chamadas de primárias, que a maioria das aves renova uma por vez para não perder a capacidade de voar. Patos renovam anualmente todas as penas primárias de uma vez e não podem voar por aproximadamente um mês. Isso é possível porque a maioria das espécies tem um estilo de vida que permite se alimentar e se proteger sem voar.  De fato, patos não voadores evoluíram outras vezes no arquipélago do Havaí (todas extintas recentemente) e em ilhas subantárticas ao sul da Nova Zelândia (duas espécies ameaçadas de extinção).

Mais recentemente, Campagna e colegas sequenciaram os genomas de 59 indivíduos das quatro espécies de patos em busca das causas da variação na capacidade de voo. Eles não encontraram regiões do genoma claramente associadas à perda do voo e reconheceram que a variação poderia não ser genética. Por exemplo, poderia estar associada à alimentação e aos seus efeitos no tamanho do corpo e comprimento das penas. Outra possibilidade é que as espécies não-voadoras tenham o desenvolvimento das asas atrasado, resultando em uma relação peso/área da asa insuficiente para voar no adulto.

Quase trinta anos depois de ver os patos quetrus pela primeira vez, Charles Darwin escreveu em a Origem das Espécies que “Quando vemos qualquer estrutura altamente aperfeiçoada para qualquer hábito em particular, como as asas de uma ave para voar, devemos ter em mente que os animais que apresentam graus de transição iniciais da estrutura raramente continuarão a existir até os dias de hoje”.  Os patos quetrus são uma dessas raras oportunidades para investigar uma transição evolutiva inicial. Embora ainda não exista uma resposta clara, os dados até agora indicam mecanismos variados, bem ao gosto do velho Darwin.

João Francisco Botelho (PUC de Chile)

Para saber mais:

Campagna, L., McCracken, K.G. and Lovette, I.J. (2019), Gradual evolution towards flightlessness in steamer ducks*. Evolution, 73: 1916-1926

Fulton, T. L., Letts, B., & Shapiro, B. (2012). Multiple losses of flight and recent speciation in steamer ducks. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 279(1737), 2339-2346.

Livezey, B. C., & Humphrey, P. S. (1986). Flightlessness in steamer‐ducks (Anatidae: Tachyeres): its morphological bases and probable evolution. Evolution, 40(3), 540

Como dizer sem medo frases como “a insulina é liberada pelo pâncreas para diminuir a glicemia no sangue”

Sabe quando alguém fala que a insulina é liberada para diminuir glicemia e você se incomoda?! Nessa postagem, argumentamos que há maneiras legítimas e consistentes de usar afirmações dessa natureza (chamadas “teleológicas”), sem implicar desacordo com o discurso científico contemporâneo. Uma explicação é dita “teleológica” quando apela a noções como fins, metas, objetivos, propósitos. As obras citadas proporcionam uma jornada de leituras para os interessados em aprofundar o entendimento de como falar teleologicamente de maneira cientificamente correta.

O que é teleologia e por que ela invoca medo?

O uso da linguagem teleológica nas explicações sobre sistemas vivos sempre causa controvérsias e é frequentemente rejeitada por biólogos, cientistas de outras áreas, professores de ciências e biologia, e muitas outras pessoas. A razão fundamental para usar essa linguagem reside no fato de que sistemas vivos exibem fenômenos que nos incitam a pensar nas funções de suas características e de seus comportamentos, até mesmo em propósitos que parecem buscar cumprir. Assim, uma explicação teleológica apela a noções como fins, metas, objetivos, propósitos.

O incômodo que alguns sentem quando uma pessoa diz uma frase como “a insulina é liberada pelo pâncreas para diminuir a glicemia no sangue” é motivado, muitas vezes, por razões que já foram amplamente discutidas e superadas na filosofia da biologia, mostrando a necessidade de um maior acesso a esses avanços, na formação de cientistas e professores de ciências, e também da população em geral. Esta postagem é um primeiro esforço nessa direção, o que já nos permite dizer que não será exaustiva, e tampouco será nosso único texto a tratar do tema aqui no Darwinianas.

Em uma explicação teleológica, como explica o filósofo Charles Taylor, dizemos que um evento ocorre para certo fim, com um dado propósito, ou seja, que ele ocorre porque é o tipo de evento que produz aquele fim. Dessa maneira, o fato de que ele é o evento necessário para que se obtenha, num certo estado de coisas, o fim em que questão é considerado, em tal explicação, condição suficiente para a ocorrência do evento. Não se trata, claro, da única explicação possível. Se explico o comportamento de caça de uma onça em termos do fim de capturar uma presa, e interpreto esta como uma explicação suficiente do comportamento da onça, isso não me impede de explicar o mesmo comportamento de outra perspectiva, por exemplo, em termos dos mecanismos fisiológicos subjacentes ao comportamento. Estas explicações podem ser vistas como complementares, e não como rivais.

Noções como função, propósito, objetivo etc. comparecem, por exemplo, em toda uma série de questões comuns em livros didáticos e nos argumentos construídos para respondê-las, assim como na própria vida cotidiana. Por exemplo: “Quais as funções do complexo golgiense?” (em Biologia, de Amabis e Martho); “Que trabalhos especializados executam esses componentes [tronco cerebral, medula, cerebelo] do encéfalo?” (Em Biologia, de Frota-Pessoa); Qual o objetivo do comportamento de corte do galo-da-serra-do-Pará (Rupicola rupicola)? (v) Qual o propósito da viagem de Mariana à Serra da Lousã? Todas essas perguntas solicitam uma explicação teleológica, ou seja, que respondamos pela apresentação da função, do objetivo ou do propósito da estrutura ou do comportamento em questão. Essa apresentação é, por sua vez, considerada uma explicação de por que Mariana fez esta viagem, ou de por que o galo-da-serra-do-Pará exibe tal comportamento de corte, ou de por que complexo golgiense e componentes do encéfalo funcionam da maneira como funcionam. Por conta desse papel explicativo, considera-se em geral que noções teleológicas não podem ser eliminadas das ciências biológicas.

Contudo, raciocínios teleológicos também trazem preocupações importantes, que estão por trás da tendência de muitos de rejeitá-los. Estaríamos assemelhando os seres vivos demasiadamente a nós mesmos ao explicá-los apelando a funções e propósitos? Estaríamos nos comprometendo com um modo de explicar esses seres que não se mostra compatível com o naturalismo que caracteriza o discurso científico contemporâneo?

Parte das dificuldades decorre do fato de que a teleologia foi descartada nas ciências físicas modernas como explicação válida de fenômenos naturais, por conta de uma suposta inversão da ordem temporal nas relações causais. Supostamente, nas explicações teleológicas um efeito estaria sendo entendido como determinante de sua própria causa, conflitando com um princípio largamente aceito desde a revolução científica do século XVII, o de que os efeitos seguem às causas. Outras dificuldades decorreram da naturalização do discurso científico no século XIX, uma vez que as explicações teleológicas pareceriam implicar alguma forma de planejamento dos seres vivos. Por fim, do pensamento darwinista decorre uma terceira dificuldade, em virtude da visão – também largamente aceita – de que a evolução é um processo histórico aberto, que não tem metas ou finalidades, como, por exemplo, a origem da espécie humana. Nessa postagem, focaremos nossa atenção nessas três dificuldades.

Todas estas são preocupações importantes, que demandam soluções: é preciso explicar a teleologia eliminando a possibilidade de interpretação como se invertesse a ordem temporal de causas e efeitos. É fundamental para uma explicação compatível com a ciência naturalizar o entendimento teleológico dos seres vivos, tornando-o inteiramente compatível com o modo como a causalidade é pensada na ciência moderna, em particular, sem que os antecedentes causais de um fenômeno natural jamais incluam causas não-naturais. Por fim, a ideia de que a evolução em si tem metas deve ser recusada.

O ser vivo como causa e efeito de si mesmo: naturalizando a teleologia

O que pode ser novidade para muitos é que todas essas preocupações têm soluções já bem desenvolvidas, que tornam possível tanto o professor de ciências ou biologia, quanto o biólogo, quanto qualquer cientista ou outra pessoa, se bem informados, usar explicações teleológicas de modo válido e consistente com o pensamento científico contemporâneo.

Desde a Crítica do Juízo, do filósofo alemão Immanuel Kant, tem sido elaborado com profundidade cada vez maior um entendimento dos sistemas vivos como meios e fins em si mesmos, de modo que fenômenos associados a objetivos, metas, funções têm uma recursividade que torna sem sentido afirmar que efeitos viriam, nesses casos, após as causas. Na teoria da autonomia biológica desenvolvida por Alvaro Moreno, Matteo Mossio e colaboradores, por exemplo, os sistemas vivos são compreendidos como detentores de um “propósito intrínseco”, com base no entendimento de sua organização como inerentemente teleológica, no preciso sentido de que sua própria atividade é, de maneira fundamental, dirigida a uma finalidade (telos), a manutenção das condições de sua própria existência.

Esta é, além disso, uma compreensão inteiramente naturalizada da teleologia, que demarca regimes causais distintivos nos sistemas vivos, irredutíveis a processos físico-químicos, embora dependentes deles, mas fundamenta sua legitimidade em termos de uma concepção de causalidade cientificamente aceitável. Essa visão permite deixar de lado, então, preocupações tanto com a ordem temporal de causas e efeitos, quanto com a naturalização da explicação teleológica.

Nesta teoria, o que conecta a organização biológica à teleologia intrínseca é o conceito de autodeterminação: a organização biológica determina a si mesma no sentido de que os efeitos de sua atividade contribuem, numa relação circular, para sua automanutenção, e assim para a persistência da própria atividade. Nessa relação circular, causas e efeitos se concatenam de tal modo que não se pode supor qualquer inversão da ordem temporal esperada. Desse modo, também se estabelece uma noção biologicamente distintiva de propósito: a teleologia é intrínseca no caso dos sistemas vivos, e não extrínseca, como nos artefatos, uma distinção que foi discutida décadas atrás pelo filósofo Hans Jonas.

Duas consequências muito importantes seguem dessa distinção. Primeiro, que ao entender os seres vivos teleologicamente não há qualquer necessidade de postular um designer externo a eles, comprometendo-se com visões não-naturalizadas. Isso significaria propor que a teleologia dos seres vivos é extrínseca, que, como no caso dos artefatos, eles seriam produzidos desde fora. Mas desse modo perde-se de vista um dos aspectos mais fundamentais desses seres, o de que eles produzem a si mesmos, e assim exibem uma teleologia intrínseca, que lhes é característica. Segundo, a distinção entre teleologia intrínseca e extrínseca mostra que identificar o propósito dos seres vivos com a manutenção de suas condições de existência e atividade significa que não há necessidade de apelar a ideias antropomórficas, como desejo, volição, deliberação etc., para entender seu funcionamento teleológico.

É importante perceber que a teleologia intrínseca dos seres vivos é caracterizada por uma normatividade, isto é, ela diz respeito não somente ao que o ser vivo factualmente faz, mas também – e fundamentalmente – ao que ele normativamente deve fazer. E, mais, esta é uma normatividade naturalizada, porque baseada na automanutenção do sistema: um critério naturalizado estabelece quais normas o sistema deve seguir, dado que ele deve se comportar de uma maneira específica, e suas partes devem funcionar de uma maneira específica, porque, de outro modo, o sistema (e, logo, suas partes) deixa de existir. É nesse sentido que se pode dizer que as condições de existência de um sistema vivo são as normas (intrínsecas e naturalizadas) de sua própria atividade (dotada do propósito de sua automanutenção).

Essa naturalização da teleologia implica, então, um entendimento naturalizado de um dos conceitos mais usados na biologia, cujo papel explanatório nem sempre é bem entendido, a saber, o conceito de função. Na teoria da autonomia biológica que estamos discutindo aqui, quando funções são atribuídas às partes dos sistemas vivos, entende-se que elas correspondem aos efeitos causais dessas partes que contribuem para manter a organização do sistema. A autodeterminação e automanutenção do sistema são alcançadas em virtude das intrincadas interrelações de componentes e suas funções, que formam uma rede na qual eles são tanto mutuamente dependentes, quanto funcionalmente complementares. Por exemplo, nosso corpo se automantém porque nossos sistemas orgânicos (circulatório, respiratório, digestório etc.) se relacionam uns com os outros numa rede de dependências mútuas e complementares, que determinam nossas condições de existência e, assim, suas próprias condições de existência. Estamos de volta a Kant: o raciocínio teleológico oferece um princípio organizador de nosso entendimento dos sistemas vivos, ao colocar em primeiro plano uma explicação do ser vivo em termos de sua unidade, considerando que ele é tanto causa quanto efeito de si mesmo.

Distinguindo formas legitimas e ilegítimas do raciocínio teleológico na ciência contemporânea

Por fim, uma distinção apropriada entre formas de raciocínio teleológico torna possível separar usos cientificamente legítimos e ilegítimos. Em seu O Desenvolvimento do Conhecimento Biológico, o biólogo Ernst Mayr propõe uma diferenciação útil entre modos de pensar teleologicamente aceitáveis ou não no discurso científico. Ele aborda dois modos de pensar que, malgrado sua legitimidade e contribuição em outros sistemas de conhecimento, não encontram espaço na ciência contemporânea: de um lado, a ideia de uma teleologia cósmica, conforme a qual todo o universo ou cosmos seria teleológico, como assumido por filósofos como Aristóteles ou religiões como as judaico-cristãs; de outro, a ideia de que o processo evolutivo teria uma meta, usualmente vista como a origem dos seres humanos. No entanto, explicações que apelam a tendências em processos naturais (que Mayr denomina “teleomáticos”), devidas ao fato de que esses processos obedecem a leis, são inteiramente válidas no discurso científico. E o mesmo pode ser dito de explicações teleológicas distintivas dos sistemas vivos, como abordamos acima, mas sem mobilizar – como Mayr – a ideia de teleonomia, que se apoia na suposição de que tais sistemas exibem comportamentos e atividades dirigidas a fim porque possuiriam programas internos (frequentemente entendidos como programas genéticos) que trariam em si mesmos a especificação de suas finalidades.

Não utilizamos essa interpretação por recusarmos a ideia de programa, como insuficiente para entender sistemas que não têm distinção clara nem entre sua estrutura material (hardware) e sua operação lógica (software), nem tampouco entre dados e programas, como propôs o filósofo Henri Atlan. Isso para não falar do instrucionismo e preformacionismo incorporados na ideia de programas genéticos. Este não é o espaço, contudo, para estendermos essa discussão. Como foi dito acima, há muito a dizer sobre o assunto da teleologia e não podemos ser exaustivos no espaço que temos.

De qualquer modo, esperamos que estes primeiros passos possam dirimir, ao menos em parte, o medo que os biólogos e outros cientistas, ou professores e outros profissionais, costumam ter da teleologia, e, ao mesmo tempo, convidar os leitores a pensarem na teleologia distintiva dos sistemas vivos de modo naturalizado e intrínseco a eles. Até as próximas palavras sobre esse tema tão instigante! Nos links do texto e nas indicações abaixo, há muitas jornadas nas quais se lançarem antes de voltarmos ao assunto aqui no Darwinianas.

Charbel N. El-Hani

(Instituto de Biologia/UFBA)

PARA SABER MAIS

Allen, Colin & Neal, Jacob. (2020). Teleological notions in biology. The Stanford encyclopedia of philosophy (Spring 2020 Edition), Edward N. Zalta (ed.).

Jonas, Hans. (1966). The phenomenon of life. Towards a philosophical biology. New York, NY: Harper and Row.

Mayr, Ernst. (1982). The growth of biological thought. Cambridge, MA: Harvard University Press.

Moreno, Alvaro & Mossio, Mossio. (2015). Biological autonomy. Dordrecht: Springer.

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Costela de Adão ou cromossomo de Eva? As diversas formas de se criar dois sexos distintos

A reprodução sexual surgiu há mais de 1,2 bilhão de anos, sendo quase universal entre os eucariotos. Seu papel principal é misturar o material genético de diferentes indivíduos. A reprodução sexual de muitos organismos multicelulares levou à evolução de gametas de diferentes tamanhos e à evolução de dois sexos distintos. Apesar do resultado da determinação sexual —diferenciação em machos ou fêmeas— ser muito conservada, os caminhos adotados por cada espécie podem ser muito diferentes.

A curiosidade sobre as origens dos diferentes sexos deve ser quase tão antiga quanto a nossa percepção das diferenças morfológicas entre machos e fêmeas. As explicações foram muitas ao longo do tempo. Aristóteles propôs que indivíduos do sexo masculino eram caracterizados pela abundância do elemento fogo, enquanto indivíduos do sexo feminino eram caracterizados pela abundância de água e, portanto, a temperatura determinaria o sexo. A partir disso, também foi proposto que os embriões que se desenvolviam no lado direito do útero, dito o lado mais quente, tornavam-se machos e aqueles que se desenvolviam no lado esquerdo, fêmeas. Passaram-se mais de dois mil anos até que Hermann Henking observasse, em 1891, um cromossomo com comportamento peculiar em um hemíptero (percevejos) do gênero Pyrrhocoris. Henking notou que algumas células continham 12 cromossomos e outras continham 11, o que parecia uma contradição ao conceito da constância do número dos cromossomos para uma dada espécie. O cromossomo, chamado de acessório posteriormente, era diferente. Ele era o único cromossomo não pareado na metáfase da meiose. Durante a anáfase, os cromossomos se dividiam (ou separavam-se), mas isso não acontecia para esse cromossomo, que se movia como uma única unidade para uma das duas novas células. Henkins se referiu ao cromossomo diferente como elemento X (elemento desconhecido), pois ele não sabia classificá-lo e não fez associação deste elemento com a determinação do sexo. Clarence Erwin McClung, Edmund Beecher Wilson e Nettie Maria Stevens foram os primeiros a propor que os cromossomos acessórios determinavam o sexo. Wilson e Stevens descobriram dois diferentes sistemas de determinação cromossômica do sexo, XX/XY e XX/XO. Logo o sistema de aves, borboletas e mariposas, ZZ/ZW, também foi descoberto, assim como sistemas sem nenhuma diferença aparente nos cromossomos. Ainda não se sabia, no entanto, o que tornava aqueles cromossomos especiais. Até a descoberta dos genes de determinação sexual.

Em organismos-modelo, a determinação sexual é iniciada por um gene principal que ativa a cascata de diferenciação em machos ou fêmeas (gene Sry em mamíferos, gene Sxl em drosófila, tra em diversos insetos e xol-1 em Caenorhabditis elegans, por exemplo). São genes que codificam fatores de transcrição que, quando expressos, ativam genes efetores que levam ao desenvolvimento de estruturas de machos ou de fêmeas. Os cromossomos do sexo heterogamético (aquele que possui dois cromossomos diferentes) evoluem a partir de autossomos que são inicialmente idênticos e param de recombinar após adquirir um gene de determinação sexual. Havendo recombinação entre os cromossomos, a seleção pode agir independentemente em cada mutação, mas na falta dela, há uma redução na eficiência da seleção que age no cromossomo inteiro (tema já discutido aqui no Darwinianas). Um efeito colateral comum da recombinação reprimida nos cromossomos Y e W, por exemplo, é a perda da maioria de seus genes. Isso acontece em inúmeros grupos animais, incluindo mamíferos, pássaros, cobras e insetos. Nos casos mais extremos, o Y ou W é totalmente perdido, resultando nos sistemas X0 (como grilos e gafanhotos, por exemplo) e Z0 (algumas mariposas).

Apesar dessas observações em muitos organismos-modelo, fica cada vez mais claro que diversos mecanismos para determinação do sexo evoluíram independentemente (como revisado por Bachtrog e colaboradores). Répteis como crocodilos e tartarugas e alguns peixes têm determinação sexual dependente de temperatura; larvas de um verme do gênero Bonellia só se desenvolvem como machos se tiverem o encontro com uma fêmea; algumas plantas e animais mudam de sexo durante sua vida em resposta a estímulos externos. A evolução desses mecanismos é tão rápida que é possível observar diferentes mecanismos atuando dentro de uma mesma espécie (em sapos e peixes, por exemplo). Na mosca doméstica, a determinação sexual é poligênica. Há um gene determinante do desenvolvimento de machos no cromossomo Y (fator M) e machos, em geral, são XYM e fêmeas são XX.  No entanto, foram observados machos XX em algumas populações. Esses machos carregavam uma cópia do fator M em um dos autossomos (AM).  

Em mamíferos, no entanto, com a observação de uma grande variedade de organismos, o sistema XY parecia ser conservado. Os cromossomos sexuais dos mamíferos evoluíram há mais de 150 milhões de anos a partir de um par autossômico no ancestral comum de mamíferos placentários e marsupiais. O cromossomo Y, por um lado, sofreu uma importante degeneração e menos de 5% dos genes permaneceram no cromossomo. Em roedores, dez genes são geralmente encontrados e apenas cinco genes são comuns a todas as espécies com cromossomos Y sequenciados (incluindo o gene Sry). O cromossomo X, por outro lado, tem mais de 90% de seu conteúdo gênico conservado em mamíferos. O roedor Microtus oregoni é uma rara exceção dentro do grupo. M. oregoni tem dois cromossomos sexuais, X e Y, que não são homólogos aos demais cromossomos sexuais de mamíferos. Curiosamente, número de cromossomos sexuais é diferente entre as células germinativas diplóides e as células somáticas e a distribuição dos cromossomos sexuais entre os tipos de células é invertida em machos e fêmeas: fêmeas têm cromossomos sexuais emparelhados nas células germinativas (2n = 18, XX) e não emparelhados em células somáticas (2n = 17, X0), enquanto os machos têm cromossomos sexuais emparelhados em células somáticas (2n = 18, XY), mas um único cromossomo desemparelhado nas germinativas (2n = 17, Y0). Assim, o macho produz gametas portando um cromossomo Y ou nenhum cromossomo sexual.

Para desvendar os mecanismos subjacentes a esse novo sistema de determinação, pesquisadores sequenciaram e montaram o genoma de M. oregoni. Esse genoma não continha um cromossomo homólogo ao Y de outros mamíferos, mas oito dos 10 genes observados no Y de roedores foram encontrados no cromossomo X montado de M. oregoni. A expressão desses genes era observada tanto em machos como em fêmeas, ao contrário de espécie irmã, Microtus longicaudus, cuja expressão era restrita aos machos. Ou seja, a reorganização do genoma de M. oregoni fez com que genes que estavam restritos aos machos por 150 milhões de anos passassem a ser expressos nas fêmeas!

Eles então fizeram um teste para estimar quantas cópias de cada tipo de cromossomo estavam presentes nos indivíduos. Para isso, quantificaram o número relativo de moléculas sequenciadas (cobertura) derivadas de autossomos e cromossomos sexuais em células somáticas de machos e fêmeas. Se as células somáticas de machos fossem XY e de fêmeas X0, seria esperado observar cromossomos sexuais com metade da cobertura de cromossomos autossômicos (já que as células somáticas possuem duas cópias de cada um deles). Como esperado, a cobertura do X em fêmeas era metade daquela observada para os autossomos, mas isso não foi observado para os machos. Neles, cobertura dos cromossomos sexuais não era diferente da cobertura dos autossomos. Essa foi uma das evidências que levaram à conclusão de que machos não possuíam um X e um Y, mas sim dois cromossomos X, um com herança paterna, XP, e outro com herança materna, XM.

O mecanismo de inativação de um dos cromossomos também foi observado nos machos, guardando muita semelhança com mecanismo de silenciamento do X extra de fêmeas de outros mamíferos. Em M. oregoni, a inativação não é aleatória. Em todos os casos, o cromossomo silenciado era o de origem paterna, XP. A presença de genes derivados de Y em ambos os sexos e a substituição do cromossomo Y ancestral por um segundo cromossomo X em machos de M. oregoni poderiam ser explicadas pelo movimento dos genes do Y para o X, seguido pela perda do cromossomo Y. Foram encontradas evidências de fusão do Y ancestral aos novos cromossomos XP e XM. Um outro resultado surpreendente foi a detecção de várias cópias do gene determinante do sexo maculino, Sry, no XM, com herança materna.

Esses resultados revelam um padrão de transformação de um cromossomo sexual que era anteriormente desconhecido nos mamíferos: M. oregoni perdeu seu cromossomo Y e machos possuem dois cromossomos X com pedaços do Y ancestral, XPXM. Surpreendentemente, genes ancestrais masculinos podem ser acomodados em genomas de fêmeas e indivíduos com cariótipo XM0 possuem cópias do gene determinante do sexo maculino, Sry, e expressão de genes derivados do Y. Esse é um mistério ainda a ser respondido: como esses indivíduos evitam a masculinização e se desenvolvem como fêmeas férteis? É possível que ainda encontremos outros sistemas surpreendentes de determinação sexual na natureza e eles poderão nos ajudar a compreender as mudanças cromossômicas subjacentes às diversas formas de se criar dois sexos distintos.

Tatiana Teixeira Torres (USP)

Para saber mais:

– Ilona Miko (2008) Sex chromosomes and sex determination. Nature Education, 1, 108.

Revisão em inglês sobre a descoberta dos cromossomos sexuais e uma breve descrição de mecanismos cromossômicos de determinação sexual em diversas espécies.

– Laura Hake & Clare O’Connor (2008) Genetic mechanisms of sex determination. Nature Education, 1, 25.

Nessa revisão, também em inglês, o foco está nos mecanismos moleculares de diferenciação sexual, com a descrição dos processos e genes envolvidos no desenvolvimento dos indivíduos dos diferentes sexos.

Crédito da imagem: “O cromossomo Y é pequeno em comparação com o X, mas é necessário para manter os níveis de alguns genes altos o suficiente para que os mamíferos sobrevivam”. ANDREW SYRED/SCIENCE SOURCE

DNA migrante na diversidade e na doença

Além de desbravar novos territórios, os movimentos migratórios humanos trazem consigo uma bagagem muito diversa. Não estamos falando somente de objetos pessoais ou de tradições culturais – as migrações também introduzem variações genéticas pré-existentes, inclusive algumas associadas a doenças. Quais são os impactos dessa introdução de variantes genéticas em populações miscigenadas, como a brasileira? É o que vamos discutir hoje.

A história da humanidade sempre foi marcada pela presença de doenças. Obviamente, quando olhamos para as pandemias de patologias infectocontagiosas, o impacto sobre a sociedade é visível, e seu curso deixa marcas profundas que podem perdurar por séculos. Afinal, milhares ou milhões de mortes são consequências que ficam registradas como uma herança sombria para nos lembrar ao que podemos estar sujeitos. Ao mesmo tempo, a eclosão de catástrofes sanitárias funciona como um motor que empurra as ciências biomédicas no caminho das descobertas sobre os mecanismos responsáveis pelas doenças e das buscas pelos tratamentos. Continue Lendo “DNA migrante na diversidade e na doença”

Nas teias do social

O que falta para sermos mais que a soma da inteligência das partes?

É comum dizermos que agimos de tal ou qual forma por nossa personalidade impulsiva, ou extrovertida, ou controladora, aparentando assim justificar nossas ações. Podemos até avaliar de forma relativamente precisa aspectos de nossa personalidade. Certos indivíduos são sistematicamente mais extrovertidos que outros, e independentemente do tipo de avaliação que utilizemos, vamos sempre encontrar um ranqueamento estável entre indivíduos: um deles sempre em primeiro, outro sempre em segundo, terceiro, e assim sucessivamente, por exemplo, no quesito extroversão. A existência deste ranque estável indica estabilidade no comportamento, indica a personalidade. A personalidade é parte da explicação de nosso comportamento em geral, inclusive, por exemplo, com relação à pandemia: há indivíduos que sistematicamente se isolam em casa, enquanto outros, muitas vezes, escolhem não se isolar. Claro, muitos fatores contribuem para estas decisões, incluindo impulsionamentos em massa em redes sociais patrocinadas e com perfis falsos, mas o ponto aqui é apenas que a personalidade é um desses fatores. De qualquer modo, em um tema assim delicado, é preciso muito cuidado e atenção: o fato de conseguirmos explicar algo não significa que conseguimos justificar esse algo. Aglomerações e festas no meio de uma das maiores pandemias que o mundo já enfrentou são decididamente atitudes irracionais, e injustificáveis.

Será que a personalidade seria também uma explicação para a diferença entre culturas ou países? Digo, será que a taxa de mortalidade nesta pandemia estaria associada à personalidade do grupo como um todo? Será que faria sentido ranquear os países no quesito ousadia, sendo o Japão sistematicamente menos extrovertido que, por exemplo, o Brasil? Para avaliar esta possibilidade, precisamos primeiro separar a ideia da existência de personalidade em grupo da ideia, um tanto distinta, da existência de personalidade de grupo. A personalidade humana e animal é sempre fruto do ambiente social do indivíduo, e desta forma a minha personalidade certamente varia em função do meu grupo de amigos. De certa forma, minha personalidade é sempre ligada ao meu entorno, pois ela existe só neste grupo específico, ela se funda em interações sociais estáveis e estabelecidas. Minha personalidade não se dá jamais no vácuo, mas sempre em um contexto social que a influencia. Indivíduo e grupo estão entrelaçados, e a esta personalidade individual fundada no social podemos chamar personalidade em grupo. Agora, da existência de personalidade em grupo não decorre que o grupo em si tenha uma personalidade, digamos, autônoma em relação à personalidade dos indivíduos que compõem o próprio grupo: personalidade em grupo não resulta necessariamente em personalidade de grupo. Enquanto a personalidade do indivíduo (que vive em grupo) é medida apenas no indivíduo, a personalidade do grupo é medida apenas no grupo. Isso significa que seria possível existir, por exemplo, um grupo tímido (personalidade do grupo) formado por indivíduos relativamente ousados (personalidade dos indivíduos). Como isso seria possível? E como estudar estes distintos níveis de personalidade?

Como ser humano é sempre muito complicado, cientistas passaram a estudar esta questão em animais sociais mais simples, como abelhas, formigas, aranhas. E como eles fazem isso, como estudam personalidade em animais tão distintos de nós? Muito simples (aliás, simples demais). Separa-se a aranha de seu grupo social, espera-se que ela se habitue ao trauma desta manipulação (volte a andar e explorar seu novo ambiente), para então simular em laboratório um evento em que ela estivesse sendo caçada (simula-se o bater de asas de uma ave predadora). A aranha imediatamente se recolhe, formando uma bolinha de pernas coladas ao corpo, camuflada em um canto qualquer. Alguns indivíduos se recuperam rapidamente do “ataque da ave”, e passam a explorar novamente o ambiente, enquanto outros, sistematicamente, são menos ousados, demoram mais para retomar o normal da vida. Assim, medimos a ousadia de cada indivíduo medindo o tempo para se recuperar do ataque, e mostramos que, sim, aranhas, abelhas, formigas, cupins, e qualquer outra espécie que já tenha sido medida, apresentam personalidade.

Mas falávamos de personalidade de grupo … então, como medir a personalidade de uma colmeia? Para isso, precisamos de uma tarefa que seja coletiva, como, por exemplo, a decisão de um formigueiro entre duas fontes alternativas de alimento, uma mais próxima, outra mais distante. Esta decisão não é nunca tomada por um indivíduo: formam-se trilhas simultâneas para as duas fontes de alimento, e a trilha que recrutar mais formigas vence, o que de certa forma reflete uma democracia curiosa, na qual cada indivíduo vota em uma das opções (segue uma das duas trilhas) sem nunca conhecer simultaneamente as duas. Esta democracia às escuras sintetiza o processo decisório social em muitas das escolhas dos insetos sociais. Sabendo disso, os pesquisadores oferecem um problema para um formigueiro (esta escolha entre duas fontes de alimento) e medem quanto tempo demora para a decisão social. Fazem o mesmo para um segundo formigueiro, e um terceiro, e percebem, repetindo muitas vezes o experimento, que um dos formigueiros sempre é o primeiro a decidir, outro é sempre o segundo, e assim por diante: há um ranque estável entre os formigueiros. A partir de experimentos deste tipo, os pesquisadores concluem que há diferenças estáveis entre os formigueiros, no que se refere ao comportamento social. A estas diferenças, eles denominam personalidade social, que foi evidenciada em inúmeras espécies de insetos e aranhas sociais.

Agora vem nossa pergunta: esta personalidade social reflete a personalidade de grupo, a existência de um novo nível de organização acima do indivíduo, ou reflete simplesmente a personalidade dos indivíduos? No primeiro caso, teríamos de fato uma organização social tal que seria a sociedade que controlaria as interações entre os indivíduos, de modo que os indivíduos seriam apenas peões agindo cegamente em um jogo no qual a estratégia global vencedora não estaria no cérebro dos indivíduos, mas sim na organização de suas interações. No segundo caso, a organização das interações seria apenas um subproduto da ação dos cérebros individuais: não haveria uma macro-estrutura que se superporia às decisões dos indivíduos.

O problema é que o resultado dos estudos com personalidade em insetos sociais não nos permite distinguir entre as duas situações acima: os resultados são compatíveis tanto com a existência, quanto com a inexistência de uma macro-estrutura organizando as interações. Assim, temos que ser mais precisos para distinguir a existência de níveis superiores de organização social.

Foi exatamente essa análise precisa e minuciosa das interações sociais que foi publicada recentemente por nosso grupo de pesquisa. Quando analisamos as interações dentro do formigueiro, ou dentro da colmeia, verificamos que em nenhuma das espécies estudadas existe um nível de organização social que autonomamente manipula as decisões dos indivíduos, fazendo-os trabalhar, por assim dizer, por uma causa maior. Formigueiros, cupinzeiros, colmeias, estas estruturas não são super-organismos, ao menos no sentido de terem uma mente social que controla as mentes de seus indivíduos. Elas não apresentam um nível superior (ao do indivíduo) com autonomia para tomar decisões pelo coletivo. Elas constituem, sim, processos emergentes complexos, ou seja, processos cujo resultado global não é previsível a partir apenas do comportamento de suas partes.

Processos cognitivos emergentes certamente aumentam de forma não linear a percepção e inteligência do conjunto. No entanto, esses processos emergentes auto-organizados, por complexos que sejam do ponto de vista dos indivíduos, são simples demais do ponto de vista do funcionamento social. Uma trilha de saúva (um processo emergente) é uma estrutura social auto-organizada, imprevisível do ponto de vista do indivíduo, e que amplia de forma não linear a eficiência do forrageamento (coleta de folhas) ao uniformizar o comportamento dos indivíduos ao redor de uma atividade.

No entanto, do ponto de vista do funcionamento social, uma trilha é uma estrutura simples, e para que haja cognição neste nível social teríamos que ter trilhas inter-comunicantes criando estruturas de retroalimentação entre elas. A escolha entre fontes de alimento, entre duas ou mais trilhas, se dá muitas vezes sem troca de informação entre as trilhas, que são assim quase que independentes umas das outras. Para haver cognição propriamente social teríamos que ter uma teia de trilhas (ou outras atividades sociais auto-organizadas) que formasse uma superestrutura. Uma superestrutura que integrasse informações distintas e conduzisse a um processo decisório social unificado e autônomo (em relação às decisões de cada indivíduo). Sem uma superestrutura informacional, não há um desacoplamento das decisões coletivas em relação às decisões individuais, e assim são efetivamente os indivíduos, e não um coletivo autônomo, que estão no comando. Há personalidade nos indivíduos, mas o coletivo, o coletivo ainda parece mudo … será que, no fundo, não somos em muito semelhantes a essas formigas?

Hilton Japyassú

Para saber mais

Briffa, M., & Weiss, A. (2010). Animal personality. Current Biology, 20(21), R912-R914.

Carere, C., & Locurto, C. (2011). Interaction between animal personality and animal cognition. Current Zoology, 57(4), 491-498.

Japyassú, H. F., Neco, L. C., & Nunes-Neto, N. (2021). Minimal organizational requirements for the ascription of animal personality to social groups. Frontiers in Psychology, 11, 3586.

Webster, M. M., & Ward, A. J. (2011). Personality and social context. Biological reviews, 86(4), 759-773.

O Renascimento Científico das Mulheres Guerreiras

A historiografia tradicional tem se centrado em figuras masculinas como centrais no apogeu de diversas civilizações, no entanto novas evidências científicas apontam mulheres guerreiras e caçadoras em diferentes tempos e lugares.

Em 1890, um rico herdeiro inglês, há tempos inspirado pela mitologia grega, comprou grande parte da ilha de Creta, na Grécia, obstinado a encontrar o labirinto do Minotauro. Ao final de alguns anos de trabalho, Sir Arthur Evans encontrou uma civilização antiga desconhecida, a que ele nomeou minoicos. No sítio arqueológico de Cnossos, são marcantes os indícios de que essa era uma civilização onde as mulheres tinham grande prestígio e poder. No entanto, ao escrever os seus achados em uma vasta coleção de livros, nada sobre essas evidências foi mencionado. Para piorar, Evans reconstruiu uma imagem de um príncipe minoico com restos do que seriam diferentes estátuas masculinas. Seria esse comportamento mal-intencionado? Desonesto? Talvez. No entanto, é mais provável que Arthur Evans fosse apenas uma construção do seu tempo, um senhor de posses inglês descrevendo seu novo mundo dentro dos parâmetros vitorianos, onde as mulheres não eram figuras principais, e sim decorativas.

A percepção sobre outras culturas sempre terá um viés introduzido por nós mesmos, nossa cultura, nossos valores. Pensem nas invasões dos vikings na Europa Ocidental. Ou nos povos astecas defendendo seu território de invasores estrangeiros. E por último em mongóis lutando contra o império chinês. Posso assumir com certa segurança que a maioria de vocês pensou em homens, altos, fortes e armados. O nosso contexto cultural foi moldado por homens guerreiros e mulheres na sombra das guerras, pois contar a história dessa maneira é reafirmar a dominação por mais algumas gerações a serem educadas.

A novidade é que, com auxílio de novas ferramentas analíticas, diversas descobertas têm apontado para a existência de mulheres guerreiras, e poderosas, em várias das grandes civilizações que nos precederam. Em 1878, uma ossada foi encontrada na Suécia, junto com diversas armas. Enterramentos dessa natureza na sociedade viking eram reservados a guerreiros de alta hierarquia. Assumiu-se, então, que se tratava de um importante guerreiro viking, até análises de DNA realizadas em 2017, quase um século e meio depois da descoberta, revelarem que se tratava de uma mulher. Esse foi o primeiro indício que apontava indubitavelmente para a presença de uma líder guerreira viking. Em outra parte do mundo, e algum tempo antes da era viking, na dinastia chinesa Wei do Norte (386-557 d.C.), a lenda de Hua Mulan começou a ser contada. Tratava-se da história de uma jovem, vestida de homem, que toma o lugar do seu pai no exército para ir à guerra. Essa história foi retratada em animações e várias outras produções. No entanto, até recentemente não havia nenhuma comprovação de mulheres guerreiras nos exércitos imperiais chineses, até a descoberta de dois esqueletos femininos na Mongólia, pertencentes ao período Xianbei (147-552 d.C.). Esse período é conhecido pela fragmentação política e diversas revoltas que teriam dado origem à lenda de Mulan. Outro sepultamento encontrado há algumas décadas já apontava para a presença de uma dezena de mulheres guerreiras na Mongólia, mas não foi respaldado pela comunidade científica da época. Recentemente, começaram a ser revelados indícios mais antigos da presença de mulheres guerreiras, como esqueletos eurasianos de mulheres citas, do século 5 a.C. Os citas eram uma importante sociedade nômade guerreira neste período, que se expandiu pelo leste da Europa. Os indícios mais antigos de mulheres caçadoras vêm da América, e datam de 9 mil anos antes do presente, nas terras altas da América do Sul. Estudos arqueológicos dos sítios andinos mostram que esta parecia ser a regra, e não a exceção, sendo que mulheres caçadoras deveriam ter representado cerca de 50% dos caçadores do Paleolítico.

Existem outras evidências de transferência cultural em estudos científicos, ou seja, de situações em que um conceito da sociedade da época se sobrepõe às evidências científicas. Um exemplo é encontrado no pensamento colonialista, intensificado a partir do século XV, com a fundamentação científica e religiosa do racismo. Antes disso, o pensamento aristotélico já havia colocado as mulheres à margem da sociedade. Organizando a natureza de maneira hierárquica, os gregos estabeleceram a ideia da mulher como um ser inferior. O Renascimento, que foi profundamente influenciado pelas ideias de Aristóteles, firma e estabelece a ideia do corpo feminino como menos desenvolvido que o masculino – que seria o corpo ideal. No século XIX, Charles Darwin mencionava em seus escritos uma fraqueza intelectual das mulheres quando comparadas aos homens. Darwin, nesse contexto, apenas expressava sua criação religiosa e vitoriana em suas ideias. O século XIX foi intensamente marcado pelo determinismo biológico, ideia segundo a qual desigualdades sociais poderiam ser justificadas por características fisiológicas e genéticas. Nessa época crescia o interesse por raça e sexo, mas não como objeto de estudos científicos, e sim para justificar a inferioridade de pessoas que não fossem homens cis brancos.

Embora a ciência tenha tido seus percalços, sendo direta e indiretamente responsável por atrocidades e condutas duvidosas, é inegável que nenhuma instituição na História teve mais impacto no bem-estar social do que a ciência. Nessa época de revisões dos apagamentos, como é o caso das mulheres guerreiras, e de eventuais cancelamentos, a importância da ciência e de seus interlocutores deve ser ponderada por seu papel no desenvolvimento social e por sua natureza revolucionária e com extenso potencial de autorreformulação.

Tábita Hünemeier

IB/USP

PARA SABER MAIS

Fuentes A. (2012) Race, Monogamy, and Other Lies They Told You – Busting Myths about Human Nature. University of California Press, 277p.

Saini A. (2017) Inferior: How Science Got Women Wrong and the New Research That’s Rewriting the Story. Beacon Press. 224p.

Fonte da imagem: https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/7/2019/03/PMB68F-56729d1.jpg?webp=true&quality=90&resize=620%2C413

Vai um cafezinho aí?

Quando ouvimos a palavra “café” muitas coisas vem à nossa cabeça, de modo geral coisas muito agradáveis, não é mesmo? Pode ser um ambiente acolhedor, um mimo de vó, uma conversa interessante em um ambiente agradável, o início de um dia. Aqui na Bahia, falamos com frequência: “vamos tomar um café lá em casa”, ao convidar uma amiga ou amigo para um encontro familiar. Só de pensar as vezes já podemos até sentir o aroma agradável. Pois é, o café está relacionado a rituais diários que muita gente. Esta infusão de cor escura, de aroma e sabor complexo, também está associada a produtividade e ao trabalho. Para fazê-la precisamos dos grãos torrados e moídos, mas de onde vêm esses grãos? Pois é, neste post vamos conhecer um pouco mais sobre as plantas que dão origem a esses grãos. Vamos lá?

Segundo o World Atlas, depois do petróleo o café é a segunda maior commodity a ser negociada. Esta informação é controversa, mas o fato é que mesmo não sendo a segunda, o café está entre as 5 primeiras commodities mais negociadas no mundo. Foi estimado que em 2016 aproximadamente US$ 19 bilhões foram movimentadas pelo seu comércio. O café é a terceira bebida mais consumida, água e chá são as duas primeira no ranking. Aproximadamente meio trilhão de xícaras são consumidas anualmente no mundo. O Brasil é responsável por cerca de um terço da produção de café anual (aproximadamente 2,5 milhões de toneladas métricas, sendo o maior exportador de café do planeta. Com mais de três bilhões plantas de café e com mais de cinco milhões de trabalhadores empregados nas atividades agrícolas, lideramos a produção de café há 150 anos. No Brasil mais de 1,8 milhões de hectares de terra são destinados ao cultivo do café gerando em 2019 uma receita de 19,3 bilhões de reais. Em Minas Gerais, Espírito Santo, São Paulo e Bahia está a maior parte da produção de café do País. A variedade arábica ocupa a maior parte da área plantada por café no Brasil, aproximadamente 1,5 milhões de hectares. É importante ressaltar que nem todo o café produzido no mundo é destinado a produção o consumo de café como bebida. Parte da produção é destinada à extração de cafeína para a produção de fármacos e estimulantes. Sem dúvidas, o café é muito importante para a economia global, para hábitos e rituais diários historicamente.  Mas… o que são essas variedades de café? Como podemos compreender melhor a sua diversidade, evolução e ecologia?

A planta do café pertence ao gênero Coffea, que tem mais de 120 espécies. A evolução deste gênero está associada à variação do tamanho do seu genoma e à pequenas alterações cromossômicas. As espécies mais conhecidas deste gênero são Coffea arabica, conhecida popularmente como “arábica” e Coffea cenephora, conhecida como “robusta”. Estas duas espécies são responsáveis por de 60 a 80% e 20 a 40% da produção mundial de café, respectivamente. Estudos apontam uma origem recente para a espécie C. arabica. Evidências moleculares relacionadas à distribuição geográfica atual indicam que esta espécie é fruto do cruzamento entre C. canephora e C. eugenioides. Hoje também utilizamos o conhecimento sobre as características das plantas para induzir o cruzamento entre plantas para melhoria da produção, dando origem ao que chamamos de variedades de café. Neste post aqui do Darwinianas, Ana Almeida explica a importância do cruzamento entre linhagens distintas para produção agrícola mundial. Para produtores e comerciantes de café essas variantes fazem toda diferença. Para muitos consumidores também, especialmente aos aficionados por cafés “especiais” (falaremos um pouco mais sobre isso ainda neste post). As variedades de café, apresentam cores, aromas e sabores muito diferentes. Algumas variedades são extremamente valorizadas, como por exemplo o café Blue Mountain, da Jamaica, por características própria das plantas, mas também por influência dos locais de plantio, que conferem características próprias aos frutos e consequentemente, aos grãos. Algumas variedades, no entanto, são mais valorizadas devido ao seu modo de produção. Um outro aspecto super importante para a biologia do café é a produção de cafeína (e seu efeito sobre a saúde humana), mas isso será assunto para um próximo post aqui no Darwinianas.

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Figura 1 – Planta de café da espécie C. arabica florida (A) e com frutos (B). Créditos: A – Marcelo Corrêa e B – Forest & Kim Starr, ambas em https://en.wikipedia.org/wiki/Coffea_arabica.

Grãos de café podem ser extremamente caros. O café mais caro do mundo é o Black Ivory (Marfim Negro, na tradução literal, Figura 2), podendo custar R$ 18.254,70 o Kilo! Isso mesmo, mais de dezoito mil reais!!! Preço em reais baseado na cotação do dólar a 5,48 reais, no dia em que escrevo este post (24 de abril de 2021). Para produzir este café, coletores do norte da Tailândia buscam grãos de café arábica em fezes de elefantes. Os frutos do café são consumidos por elefantes e parcialmente digeridos, depois disso as sementes passam por um processo de lavagem e secagem, depois a torra, como nos outros tipos de café. Além de elefantes, outros animais também são usados para produzir café. O Kopi Luwak ou café civeta, é produzidos a partir das fezes da civeta na Indonésia. O café Jacu, é produzido a partir de fezes de aves Jacu, que vivem em regiões de Mata Atlântica, esse café é majoritariamente produzido no Espírito Santo, aqui no Brasil. A produção de café a partir de fezes de animais é controversa, pois muitas vezes envolve a manutenção de animais em cativeiros, muitas vezes sob mals tratos. Os elefantes da Tailândia são exceção, pois vivem em reservas, o que dificulta muito o acesso dos coletores às fezes, encarecendo o produto. 

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Figura 2 – Frutos de café Black Ivory. Esses frutos foram coletados em fezes de elefantes no norte da Tailândia. Crédito: Blake Dinkin (https://en.wikipedia.org/wiki/Black_Ivory_Coffee)

Essa produção “peculiar” de café chama muito a nossa atenção, não é? Parece muito estranho consumir um produto que foi produzido a partir do cocô de animais. É fácil também termos um sentimento de empatia por esses animais selvagens “escravizados” em jaulas vivendo para comer e defecar, não é? Sim, mas isso também pode nos fazer pensar sobre duas coisas: 1) sobre como é o processo de produção de café e por quê fazemos questão de ter tanto trabalho para usar grãos defecados; e 2) sobre os possíveis impactos e soluções ambientais para um consumo de café mais sustentável e consciente.

Vamos começar pelas etapas de produção de café. Ao ser colhido, processo que demanda trabalho manual de milhões de trabalhadores, o café pode ser selecionado e então passa por um processo de secagem. Esse processo pode ser antecedido por um processo de remoção da polpa ou não. Os grãos secos então são armazenados, transportados e depois torrados para consumo. Aqui, não posso deixar de falar sobre o meu querido tema, a microbiota. Em diversas destas etapas sabemos que os microrganismos são fundamentais. Neste estudo, os autores abordam revisam o conhecimento atual sobre a diversidade microbiana (ou seja, microbiota ou microbioma) relacionado à produção de café. Neste post quero ressaltar que em diversas etapas da produção de café este conhecimento é muito importante. A figura 3 resume a cadeia de produção de café, da produção das sementes ao consumo. Entender como os microrganismos estão envolvidos no processo, levará ao entendimento de pontos críticos para controlar o processamento, manipulação da qualidade do café, o manejo de doenças e contaminação por fugos produtores de Ocratoxina A (ilustrado com estrelas).  Sabemos que a microbiota do trato digestivo de diversos animais é extremamente importante o processo digestivo, liberando uma série de enzimas e produzindo nutrientes. Isto não é diferente para a digestão de café produzido a partir da fermentação dentro do trato digestivo de animais, como o elefante e o jacu.

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Figura 3 – Cadeia de produção do café. As estrelas representam pontos críticos para o estudo da microbiota. Figura adaptada de Vaughan e colaboradores, 2015.

A grande maioria do café produzido e consumido no mundo vêm de sistemas de agricultura intensiva de grande porte, em monoculturas de grandes propriedades, com alto consumo de água, de fertilizantes e defensivos agrícolas (conhecidos como agrotóxicos). Apesar de ter uma grande importância econômica e cultural, sabemos que essas práticas não são amigáveis à biodiversidade. Além disso, no Brasil, o grande centro produtor de café fica no Vale do Paraíba, centenas de milhares de hectares de Mata Atlântica foram derrubados para dar espaço à produção de café na década de 1830. Para abrir espaço para as plantações, os produtores na época usavam fogo, que na maioria das vezes era descontrolado (como o que observamos recentemente no Pantanal). Como consequência, por exemplo a cidade do Rio de Janeiro chegou a enfrentar problemas de abastecimento de água, pois as nascentes que ficavam na Floresta da Tijuca secaram. Hoje a supressão de mata nativa, seja Mata Atlântica ou Cerrado, não é mais um grande problema na produção de café, como é para produção de gado ou soja. Isso quer dizer que não há solução? Que você deve se sentir culpado por consumir essa infusão tão especial? De jeito nenhum. Há uma série de alternativas. O café pode ser produzido em sistemas de agroflorestas (SAFs), junto com outras plantas. O café sombreado é bem conhecido e extremamente valorizado. Existe um investimento grande em produção de cafés orgânicos e biodinâmicos, recebendo selos de sustentabilidade ambiental e responsabilidade social. Atualmente, grande parte desses cafés mais amigáveis a biodiversidade são exportados ou são classificados como “cafés especiais”, que ainda tem um custo elevado para a maioria dos consumidores brasileiros.

Beber café é uma tradição, é um ato que envolve uma atmosfera especial. Nós, entusiastas por café, podemos ser agentes influenciadores de mudanças importantes para a biodiversidade. Por exemplo, aumentar a demanda por produtos de qualidade pode impulsionar a redução de custos desses produtos. Podemos também podemos reduzir o consumo, muitas vezes excessivo, de cafés de baixa qualidade. Será que isso possibilitaria a conversão de áreas de agricultura intensiva para sistemas mais biodiversos?

Pedro Milet Meirelles

Laboratório de Bioinformática e Ecologia Microbiana

Instituto de Biologia da UFBA

meirelleslab.org

Para Saber mais:

Martins, Ana Luiza. História do café. Editora contexto, 2012.

Dados sobre a produção de café podem ser encontrados no Observatório do Café:  http://www.consorciopesquisacafe.com.br/index.php/consorcio/separador2/observatorio-do-cafe

Fertilização em animais e plantas: as semelhanças são muito mais do que meras coincidências

Estudo recente revela que plantas e animais utilizam mecanismos semelhantes para garantir que a fertilização ocorra de maneira adequada, dando origem a um zigoto viável.

A reprodução sexuada tem um papel importante na manutenção das linhagens evolutivas da grande maioria dos animais e das plantas. Através da reprodução sexuada, gametas se fundem para a produção de um novo organismo que possui uma mistura do material genético dos pais. Durante a reprodução sexuada, a fusão dos gametas materno e paterno, ou fertilização, é uma etapa essencial para a produção de um zigoto viável, e é controlada, em plantas e animais, por vários mecanismos que aumentam as chances de que esse processo ocorra de forma adequada. Sabemos bastante a respeito dos processos que regulam a fertilização em animais, porém, muitos dos mecanismos envolvidos na fertilização de plantas ainda são desconhecidos. Na grande maioria dos animais, a fertilização resulta na penetração de apenas um gameta masculino (esperma) no gameta feminino (óvulo), fenômeno chamado de monospermia. Alguns grupos animais, incluindo pássaros, répteis e anfíbios, exibem polispermia fisiológica, fenômeno no qual vários gametas masculinos são capazes de penetrar o gameta feminino. No entanto, mesmo durante a polispermia fisiológica, apenas o núcleo de um único gameta masculino é capaz de fundir com o núcleo do óvulo, garantindo assim a reconstituição do genoma da espécie e a formação de um zigoto viável. Continue Lendo “Fertilização em animais e plantas: as semelhanças são muito mais do que meras coincidências”

A evolução da visão bilateral: quando cada olho passou a estar conectado aos dois lados do cérebro

Nossa percepção visual é tridimensional: largura, altura e profundidade. Distinguimos largura e altura de acordo com a posição da imagem de um objeto na nossa retina, e profundidade de acordo com a diferença de posição em cada olho. Coloque seu dedo na frente do rosto a quinze centímetros e feche um olho. Depois, abra esse olho e feche o outro, sem mover o dedo. O dedo parece se mover, pois está sendo visto de uma posição relativamente diferente. Quanto mais próximo do rosto, mais evidente esse efeito. Nosso cérebro usa essa diferença para criar a percepção de profundidade. Continue Lendo “A evolução da visão bilateral: quando cada olho passou a estar conectado aos dois lados do cérebro”

O que é ciência, afinal?

Se as pessoas entendessem mais como a ciência funciona, o conhecimento científico poderia tanto ser usado de modo mais proveitoso e justo na sociedade, quanto poderia ser submetido a crítica mais informada. Para alcançar esse entendimento, é necessário criar condições para que aprendam sobre a natureza das ciências. Nesta postagem, apresentamos uma visão sobre a natureza das ciências que faz jus às suas pluralidade e complexidade.

O mês de março foi o primeiro em que um de nós (C. El-Hani) ministrou aulas de forma remota. Em princípio, a expectativa não era das melhores, por uma antecipação das dificuldades e dos problemas dessa modalidade de ensino. No entanto, um curso que se estendeu por todo o mês, Introdução à Teoria Ecológica, Aplicação e Valores, do Programa de Pós-Graduação em Ecologia da UFBA, que também envolveu os professores Pavel Dodonov e Cláudio Reis, terminou por ser uma das experiências mais ricas e interessantes de sua carreira docente. Malgrado todas as dificuldades que temos vivido, não é pouca coisa poder dizer isso quase aos trinta anos de docência. Continue Lendo “O que é ciência, afinal?”

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