A evolução é “só uma teoria”?

Biólogos estão acostumados a ter que lidar com um argumento frequentemente invocado para desqualificar a teoria evolutiva: a de que a evolução é “só uma teoria”. Esse é um bordão em diversos textos anti-evolucionistas.

Implícita nessa forma de criticar o conhecimento sobre a evolução está a ideia de que uma “teoria” de algum modo se distingue de um “fato”, por ser mais incerta e conjectural.

No vídeo que compartilhamos hoje, Charbel Niño El-Hani conversa com Diogo Meyer sobre o que está embutido na tentativa de criticar a evolução afirmando que ela é “apenas uma teoria”. Para Charbel, é fundamental investir para que estudantes tenham uma compreensão de como o conhecimento científico é produzido, e da importância central de teorias no processo de explicar o mundo através da ciência. Compreendendo como o conhecimento científico é construído, ficará claro que descrevê-lo como construído com base em “teorias” não o desqualifica.

Mais do que isso, entender como o conhecimento científico é produzido não só ilumina seu potencial de responder questões complexas – através da elaboração de teorias -, como também serve para mostrar os limites do conhecimento científico, e o fato de que a ciência convive com outras visões de mundo, de utilidade diferente e de inserção em diferentes domínios das atividades humanas.

A conversa chama a atenção para importância de investir na formação de jovens cientistas, buscando equilibrar a grande ênfase dada em ensinar extensos conteúdos, com a muito menos explorada via de ensinar como o próprio conhecimento científico é produzido.

Mais além do dilema entre aprender e fazer no tratamento da COVID-19, fica a necessidade de aprender fazendo

Quando enfrentamos uma nova doença e/ou buscamos medicamentos e vacinas, ensaios clínicos são estritamente necessários, como parte do processo meticuloso, cuidadoso de que dependemos para saber se as pílulas que tomamos ou as injeções que nos aplicam são eficazes e seguras, já discutido aqui em Darwinianas. Efetividade e segurança devem ser bem evidenciadas, porque medicamentos, como qualquer outra substância, podem fazer por vezes mais mal do que bem. Quando se prescrevem medicamentos que não foram ainda suficientemente testados, sob os quais ainda há dúvidas sobre sua efetividade ou segurança (pior ainda: quando há evidência de carecem desses atributos), dois princípios fundamentais da prática médica estão sendo negligenciados: In dubio abstine (quando em dúvida, abstenha de tratar) e Primum non nocere (antes de qualquer coisa, não cause mal).

A cloroquina e seus derivativos, como a hidroxicloroquina, fornecem bom exemplo de por que ensaios clínicos são um requisito inquestionável do uso seguro de medicamentos. A margem de segurança desses medicamentos é relativamente estreita, especialmente por causa de seus efeitos cardiovasculares adversos, ou seja, a diferença entre uma dose com poder terapêutico e uma dose tóxica é relativamente pequena. Overdose de hidroxicloroquina é, além disso, de difícil tratamento, e não há antídoto conhecido. A hype em torno dessa droga levou a prejuízos a pessoas que se automedicaram com ela durante a atual pandemia, como mostram relatos de overdoses, hospitalização e mortes em contextos tão distintos quanto os da Nigéria e dos Estados Unidos. É uma trágica ironia que apenas quatro dias antes de um homem morrer por overdose de cloroquina no Arizona, o atual presidente norte-americano tenha dito, a respeito da hidroxicloroquina: “a coisa boa é que ela tem sido usada por um longo tempo, de maneira que, se as coisas não saírem como planejado, sabemos que ninguém será morto por ela”. Esses fatos mostram claramente a necessidade de maior prudência no uso dessa droga, tornando bastante evidente que, mesmo que ela venha a mostrar efeito no tratamento de determinada doença, quão importante é estabelecer, através de ensaios clínicos bem conduzidos, qual dosagem, extensão do tratamento, forma de administração utilizar.

Ensaios clínicos são fundamentais, pois, para que se torne possível uma prática médica responsável. Além disso, como os recursos necessários para realizar um ensaio clínico de boa qualidade são muitos, em termos da equipe necessária, das horas de trabalho, da logística e dos insumos materiais, ensaios pré-clínicos também são importantes, porque se evita que se dispenda muitos recursos na investigação de drogas com pouca chance de terem sucesso ou de serem seguros. Os ensaios pré-clínicos incluem estudos in vitro (em placas de cultura, tubos de ensaio etc.) e estudos em animais (os quais implicam uma série de aspectos éticos dos quais não poderei tratar nesse texto). No que diz respeito aos ensaios clínicos, uma vez que um medicamento tenha mostrado eficácia em doses seguras em ensaios pré-clínicos, a melhor opção é realizar ensaios clínicos controlados e randomizados (RCTs, randomized controlled trials), caso isso seja possível. Esses são ensaios nos quais terapias são comparadas com controles, como tratamento padrão ou placebo, e pacientes são alocados aleatoriamente nos grupos que receberão diferentes tratamentos.

Experiências anteriores em epidemias, por exemplo, as de Ebola, produziram um elevado nível de concordância na comunidade acadêmica de que pesquisa sólida, convincente, pode e deve ser feita mesmo durante emergências de saúde pública, bem como que RCTs constituem a abordagem mais ética e confiável para identificar-se rapidamente tratamentos efetivos e propiciar que a maioria das pessoas seja beneficiada, e não prejudicada, conforme requerido pelo princípio Primum non nocere.

A COVID-19 não estabelece qualquer exceção em relação aos princípios e ideias expressas acima. Não há dúvida de que qualquer pessoa racional deve compreender as dificuldades de fazer pesquisa sob enorme pressão para identificar rapidamente tratamentos efetivos para a doença e nas condições desafiadoras colocadas por instituições de saúde, como hospitais, superlotados, nos quais trabalhadores da saúde lutam contra uma doença nova e mortal, que afeta números muito grandes de pacientes e coloca a eles próprios em risco. No entanto, como escrevem Alexander e colaboradores, “essas circunstâncias infelizes e sem precedentes não transformam dados frágeis em resultados convincentes”. A despeito das dificuldades da crise atual, é importante dirigir os esforços na direção de RCTs bem planejados e éticos, prospectivos e não retrospectivos (ou seja, atuando no tratamento de pacientes, e não revisando tratamentos já feitos), e de larga escala, envolvendo múltiplos centros e grandes quantidades de pacientes em diversas regiões do mundo. Para além disso, diretrizes devem ser usadas no planejamento dos estudos clínicos, orientando o modo como serão recrutados pacientes, como será feita a randomização e o uso de duplo-cego, quais resultados do tratamento serão mensurados e como etc. Somente com tal padronização, a combinação do conhecimento obtidos em diferentes ensaios clínicos poderá ser feita com poder estatístico suficiente para estabelecer de modo convincente a efetividade e segurança de determinada profilaxia ou tratamento, ou para comparar a efetivamente de diferentes abordagens terapêuticas. Daí a importância de a OMS ter buscado ordenar a busca por tratamentos para a COVID-19, publicando orientações gerais para a condução de RCTs. A realização de estudos confiáveis se torna sine qua non quando vemos a evidência ser soterrada sob a veemência e a desinformação em virtude do forte movimento de algumas lideranças políticas na defesa de medicamentos para cuja efetividade e segurança não há evidência suficiente.

É preocupante ver na literatura sobre tratamento da COVID-19, a larga multiplicação de estudos observacionais, nos quais se investiga o efeito de uma droga ou de outra intervenção, sem manipulação ou intervenção. Apesar de fornecerem informação relevante e complementar àquela produzida por RCTs, esses estudos não fornecem evidência suficientemente confiável para a tomada de decisões sobre o tratamento de pacientes. A questão não é – que se entenda bem – que estudos observacionais não deveriam ser feitos, mas que eles têm ganhado precedência inclusive em situações nas quais isso não é suficientemente compreensível. Por exemplo, há estudos observacionais sobre tratamentos para COVID-19 que recrutaram grandes números de pacientes e, ainda assim, não utilizaram grupos controle, nem mesmo comparando o tratamento experimental com tratamento padrão (standard of care), uma vez que há questões éticas envolvidas no uso de placebo numa circunstância como a presente. Ademais, parece importante evitar a proliferação de estudos clínicos pequenos, sem poder estatístico suficiente para gerar qualquer conclusão sólida, ou estudos que apenas comparam duas intervenções terapêuticas distintas, sem utilizar controles. Ambas as situações têm ocorrido com frequência ao longo da pandemia.

Estudos observacionais são úteis, mas tendem a superestimar a contribuição de um tratamento. No caso da COVID-19, é importante não perder de vista que a maioria dos pacientes apresentam doença leve a moderada e, nesses casos, o tratamento padrão tenderá a aliviar os sintomas respiratórios e sinais vitais. Ademais, remissão espontânea da COVID-19 pode chegar a 90% dos casos ou mais. Como se poderia, então, alcançar conclusões sólidas acerca das contribuições de possíveis tratamentos numa doença com tais níveis de remissão espontânea sem o uso de amostras suficientemente grandes e grupos controle? A resposta é, simplesmente, que não se pode, com tal desenho experimental, chegar a qualquer conclusão convincente acerca da efetividade e segurança de uma dada intervenção terapêutica. Em tal desenho experimental, é um erro óbvio atribuir uma eventual cura aos efeitos do medicamento, ou resultados negativos à doença.

Da necessidade de “aprender fazendo” na crise da COVID-19

Contudo, ao pensar nas terapias para a COVID-19, é importante considerar como a pandemia abriga um conflito entre a pesquisa acadêmica nas ciências biomédicas e a prática da medicina clínica. Nesta última, médicos fazem uso não apenas de medicina baseada em evidência, mas também de tratamentos que por vezes não são baseados na evidência clínica mais rigorosa, mas em plausibilidade biológica, dados pré-clínicos ou evidência clínica limitada. Não é difícil apreciar como a opção por estes últimos tratamentos é incrementada numa situação como a da atual pandemia, para a qual não há ainda tratamento aprovado e poucos medicamentos gozam de evidência favorável mais sólida. Na altura em que escrevo esse texto, há somente dois medicamentos apoiados por evidências mais convincentes, para tratamento de doentes graves de COVID-19: dexametasona e remdesivir. Nos casos leves a moderados, por sua vez, não há ainda qualquer terapia bem apoiada. No entanto, é exatamente nestes últimos casos que a prescrição de drogas ainda carentes de evidência suficiente quanto à sua efetividade se torna menos recomendável, uma vez que os benefícios terapêuticos tendem a ser proporcionais à severidade do caso, enquanto os riscos de um dado tratamento tendem a ser relativamente mais constantes. Assim, a relação risco-benefício de um tratamento tende a ser menos favorável em casos mais leves do que em casos mais severos.

Reconhecer os dilemas envolvendo a pesquisa biomédica e a prática clínica em circunstâncias como as que hoje vivenciamos é muito diferente, pois, de uma defesa imprudente de terapias como se fossem balas mágicas, pílulas salvadoras, ignorando os riscos envolvidos no uso de tratamentos cuja efetividade e segurança não estão ainda suficientemente estabelecidas. Uma solução para esses dilemas não segue de uma negligência quanto à necessidade de evidência de alta qualidade para a recomendação mais confiável e eventual aprovação de abordagens profiláticas e terapêuticas da COVID-19. Para os clínicos, não é pequeno o desafio de fazer julgamentos e tomar decisões na ausência de evidência suficiente, malgrado o suporte dado por seu próprio conhecimento e experiência. Numa situação como esta, torna-se ainda mais fundamental considerar de maneira crítica, ponderada a evidência disponível, como base para avaliar os riscos e benefícios das opções feitas no tratamento de cada paciente. Tanto pesquisadores quanto trabalhadores da saúde devem ter a responsabilidade de se manter verdadeiramente informados, de pensar com clareza e de se comunicar com inteligência, evitando ser influenciados por, quanto mais comprometer-se com fake news e desinformação, tão frequentes na infodemia que anda lado a lado com a pandemia, menos ainda ser fontes de tal desinformação.

Recentemente Derek C. Angus publicou um artigo de opinião que remete ao dilema entre medicina clínica e pesquisa biomédica em contextos como o da crise atual. Ele trata esses dilemas em termos de um trade-off entre prospecção (exploration) e explotação (exploitation). A prospecção diz respeito a ações realizadas para gerar novos conhecimentos e diminuir a incerteza através de investigação, a uma opção por “dever aprender” (“must learn” option) a respeito de uma situação. Por sua vez, a explotação corresponde à ação com base no conhecimento, nos hábitos, nas crenças correntes, a despeito da incerteza, a uma opção por “fazer agora” (“just do it” option) o que parece necessário para enfrentar a situação. O conflito entre medicina clínica e pesquisa biomédica discutido acima resulta, em última análise, da interpretação dicotômica dessas duas opções: ou fazemos algo (tratamos o paciente) ou aprendemos algo (testamos o medicamento). Torna-se um desafio chave para os avanços na terapia da COVID-19, então, superar essa dicotomia, reconhecendo – como argumenta Angus – que trade-offs entre prospecção e explotação são, em geral, melhor resolvidos por uma estratégia que permite fazer e aprender ao mesmo tempo. E este não é o caso somente da medicina clínica, mas uma dificuldade que encontraremos em outros campos, a exemplo do trade-off entre aprender via pesquisa ecológica e atuar na tomada de decisão ambiental.

Se nos deslocarmos do conflito, da polarização entre fazer e aprender para uma integração entre ação e aprendizagem, poderemos ser capazes de maximizar tanto resultado de curto termo, por exemplo, aumentando as chances de recuperação de pacientes em estados mais graves, quanto de longo termo, avançando na descoberta, no teste rigoroso e na disseminação de novos tratamentos. Para além dos tempos excessivamente polarizados que vivemos, ou das atitudes negacionistas face à ciência ou mesmo ao conhecimento em termos mais gerais, a construção de uma abordagem integrada para fazer e simultaneamente aprender também é restringida pela organização institucional da pesquisa biomédica e dos cuidados à saúde. Cada uma dessas tarefas é feita separadamente, com a prática clínica (o fazer) e a pesquisa clínica (o aprender) ocorrendo mais frequentemente em instituições distintas, envolvendo diferentes agentes e procedimentos, e sendo também financiadas separadamente. Daí resulta que diferentes profissionais são prioritariamente responsáveis por cada um dos polos do trade-off, cada qual confiando em sua própria base de conhecimentos profissionais, critérios, métodos, práticas, e comprometidos com seus próprios valores e interesses. Esta é uma situação que alimenta o conflito entre prática clínica e pesquisa biomédica, potencializando o trade-off entre aprender e fazer. E não são baixos seus custos, na medida em que, de um lado, a aquisição e disseminação de conhecimento crucialmente importante se tornam mais lentas, e, de outro, pacientes são submetidos a tratamentos que podem exibir relações risco-benefício inaceitáveis na exata medida em que a pressão para “fazer algo” é amplificada.

Em tal situação, otimizar a relação entre fazer e aprender e, assim, negociar com sucesso o conflito entre medicina clínica e pesquisa biomédica se torna urgente. Para médicos clínicos e pesquisadores biomédicos, coloca-se a necessidade de integrar seus trabalhos e adaptar suas estratégias e abordagens uns aos outros. Três desafios para essa integração são identificados por Angus.

Primeiro, se de um lado a alocação aleatória de pacientes em diferentes grupos num ensaio clínico (randomização) é fundamental para estabelecer vínculos causais bem apoiados entre tratamentos e efeitos, essa randomização pode ser muito desconfortável na prática médica. É  verdade que um médico que simplesmente deseja prescrever uma droga a um paciente, em vez de aceitar uma alocação aleatória, pode não estar servindo ao melhor interesse de seu paciente, uma vez que a droga pode, ao fim e ao cabo, exibir uma relação ruim entre risco e benefício. Contudo, não se deve ignorar o profundo desconforto que pode ser vivenciado por médicos clínicos diante da alocação aleatória de pacientes, dada a angústia de lidar com uma pandemia como a que estamos atravessando. Este é um aspecto central dos dilemas mencionados acima: embora uma médica possa eventualmente reconhecer que a evidência a favor de determinado tratamento é incerta, ela ainda assim pode sentir-se compelida a prescrevê-lo, caso acredite que as chances de benefícios são maiores do que os riscos de prejuízos. Enquanto as consequências para o paciente por quem a médica é e se sente responsável podem ser imediatas e notáveis, os benefícios da aprendizagem a ser alcançada num ensaio clínico e as consequências do atraso na geração de conhecimentos necessários caso não sejam recrutados pacientes podem parecer, para ela, abstratas e remotas, difíceis de serem avaliadas e para além de suas responsabilidades.

É evidente, contudo, que há problemas com a inferência feita, uma vez que os resultados podem ser imediatos e notáveis também de uma maneira maléfica ao paciente, sendo a inferência colocada em xeque diante dos princípios In dubio abstine and Primum non nocere. Além disso, se o medicamento não traz prejuízo mas também não traz benefício, podemos dessa maneira perder a oportunidade de aprender, mantendo-se a prescrição de um medicamento sem efetividade, enquanto outras drogas não são consideradas ou testadas. A solução, portanto, não é confiar simplesmente em inferências que, mesmo mal apoiadas, tragam alívio à pressão cotidiana sofrida pelos trabalhadores da saúde, mas, antes, incorporar não somente sua angústia e urgência, mas também – e especialmente – seus conhecimentos e suas práticas no planejamento e na execução de ensaios clínicos que busquem um compromisso entre aprender e fazer. Trabalho colaborativo e integrado entre médicos clínicos e pesquisadores biomédicos pode propiciar uma plataforma para acomodar suas diferentes demandas, conhecimentos e práticas.

Um segundo desafio diz respeito ao fato de que, quando um ensaio clínico é implementado, as atividades necessárias para sua execução incluem muitos passos que interferem nos procedimentos clínicos e desviam a atenção das médicas de outras ações clínicas importantes. Portanto, um ensaio planejado de modo a integrar-se mais facilmente à prática clínica será mais atraente para médicas que desejem colaborar com a pesquisa clínica, favorecendo a integração de fazer e aprender.

Um terceiro desafio reside na dificuldade de estabelecer um plano unificado, devido ao caos que se instalou na realização de ensaios clínicos durante a pandemia. Há tantos testes de possíveis medicamentos para tratar a COVID-19 em andamento que é fácil concordar com os muitos apelos a uma maior coordenação entre os estudos. Médicos e hospitais, que já estão sobrecarregados pela própria pandemia, sofrem pressão adicional devido às muitas solicitações para participação em ensaios clínicos. O resultado são ensaios clínicos competindo uns com os outros por financiamento e recrutamento de pacientes, entre outros aspectos. Há, além disso, um conflito em andamento entre ideias rivais sobre quais terapias deveriam ser testadas e quais abordagens seriam mais apropriadas para a realização dos ensaios, às vezes com a discussão chegando a uma defesa de flexibilização da metodologia que pode mostrar-se excessiva, trazendo riscos de que sejam produzidas evidências sem utilidade ou que conduzam a equívocos. Em circunstâncias tão fragmentadas, é improvável que se consiga a integração entre pesquisa e prática clínicas que tornaria possível aprender e fazer ao mesmo tempo.

Não obstante esses desafios, podemos testemunhar no cenário da pesquisa sobre a COVID-19 avanços na direção de uma otimização da relação entre aprender e fazer. À guisa de exemplo, o ensaio clínico SOLIDARITY, coordenado pela OMS, caminha na direção de uma maior integração entre aprender e fazer. Este é um grande ensaio clínico multicêntrico, randomizado, utilizando uma abordagem pragmática e adaptativa, que está sendo realizado em 13 países (incluindo o Brasil), envolvendo milhares de pacientes. Um ensaio “pragmático” busca mimetizar, ao máximo possível, as condições reais das populações alvo e dos contextos clínicos, sendo planejado para dar conta das necessidades de tomadores de decisão sobre a saúde (por exemplo, gestores públicos) e o tratamento clínico (por exemplo, médicos). Num ensaio “adaptativo”, pode-se interromper o teste de drogas que mostram, ao longo do ensaio, falta de efetividade ou trazem preocupações importantes quanto à sua segurança, assim como pode-se adicionar novos medicamentos que pareçam promissores. Inicialmente, foi proposto o teste de quatro tratamentos potenciais no ensaio SOLIDARITY, todos em comparação com tratamento padrão (no grupo controle): remdesivir; lopinavir e ritonavir + interferon-β; apenas lopinavir e ritonavir; e cloroquina/hidroxicloroquina. Em virtude de seu desenho adaptativo, os dois últimos tratamentos foram descontinuados nesse ensaio.

O ensaio SOLIDARITY foi planejado para ser tão simples e rápido quanto possível, mas ainda assim produzir evidência confiável, ajustando suas estratégias e abordagens às condições de funcionamento de instituições de saúde e às práticas da medicina clínica. Por essa razão, ele não foi planejado como um ensaio de duplo-cego, de modo a alcançar um equilíbrio entre o rigor da pesquisa clínica e a necessidade de respostas rápidas e possíveis de serem alcançadas nas circunstâncias objetivas tanto de países de alta quanto de média e baixa renda. Tem sido previsto que esse ensaio clínico será capaz de diminuir o tempo necessário para avaliar os resultados dos tratamentos em teste em até 80%, em comparação a RCTs típicos. Para usar uma metáfora de Angus, ensaios clínicos como o SOLIDARITY armam uma grande tenda internacional e incorporam a liderança e o compromisso que podem nutrir um ambiente integrado, no qual se possa, assim se espera, aprender fazendo com sucesso. Nesses tempos de irracionalidade galopante, esta já é, em si, uma notícia a ser comemorada.

Charbel N. El-Hani

(Instituto de Biologia/UFBA)

PARA SABER MAIS

Angus, D. C. (2020). Optimizing the trade-off between learning and doing in a pandemic. JAMA 323(19): 1895-1896.

Cañás, M. & Urtasun, M. A. (2020). La evidencia en tiempos de coronavirus (COVID-19). Revista Evidencia 23(2): e002057.

Goodman, J. L. & Borio, L. (2020). Finding effective treatments for COVID-19: scientific integrity and public confidence in a time of crisis. JAMA 323(19): 1899-1900.

London, A. J., Omotade, O. O., Mello, M. M. & Keusch, G. T. (2018). Ethics of randomized trials in a public health emergency. PLOS Neglected Tropical Diseases 12(5): e0006313.

Vijayvargiya, P., Garrigos, Z. E., Almeida, N. E. C., Gurram, P. R., Stevens, R. W. & Razonable, R. R. (2020). Treatment considerations for COVID-19: a critical review of the evidence (or lack thereof). Mayo Clinic Proceedings 95(7): 1454-1466.

Imagem de abertura:

https://en.unesco.org/covid19/educationresponse/learningneverstops

Aproveitadores pré-históricos

A pandemia da covid-19 nos mostrou, da pior forma possível, o impacto dos parasitas em diferentes aspectos na nossa sociedade. Há registros históricos de pandemias e epidemias que afetaram o curso da humanidade (praga de Justiniano, peste bubônica, gripe espanhola), mas os parasitas não estão restritos à nossa espécie e ao nosso tempo.

O hábito de parasitismo é universal. A grande maioria das espécies é parasitada pelo menos em algum estágio de sua vida. Devido a sua abundância em praticamente todos os ecossistemas e seus efeitos adversos sobre o hospedeiro, o parasitismo está entre os principais fatores para explicar a evolução e a ecologia de seus hospedeiros. Por isso, pesquisadores têm interesse em estudar a evolução de parasitas e de seus hospedeiros, e também em buscar formas de manejo e redução dos seus impactos. Embora as espécies parasitas sejam comuns nos ecossistemas modernos, sabemos pouco sobre o parasitismo no passado distante, particularmente sobre quando o hábito surgiu.

Normalmente, os parasitas não se tornam fósseis, pois seus corpos costumam ser pequenos e macios. Por isso, a maioria dos estudos sobre a evolução de parasitas é baseada em filogenias de espécies existentes, que foram construídas com base em dados morfológicos e moleculares. Apesar de muito úteis para inferir processos que atuaram na evolução dessas espécies, esses estudos dão pouco subsídios para entender as interações parasita-hospedeiro. Assim, os raros parasitas fósseis encontrados são bastante celebrados, como é o caso dos fósseis descritos em dois artigos recentes.

Num artigo publicado há pouco mais de uma semana, um grupo de pesquisadores brasileiros da Universidade Estadual de Campinas, Universidade Federal do Rio Grande do Norte e Universidade Federal de São Carlos fazem o primeiro registro de parasitas fósseis preservados no osso de um dinossauro titanossauro. Os cientistas analisaram um fragmento da fíbula do titanossauro encontrado no noroeste do estado de São Paulo. O dinossauro habitava a região há aproximadamente 80 milhões de anos, durante o Cretáceo. Eles notaram que, diferentemente de outros fósseis, o osso apresentava várias lesões que se apresentavam como protuberâncias esponjosas, o que poderia ser uma manifestação de alguma doença, como um câncer ósseo, por exemplo (Fig. 1A). O osso foi analisado por tomografia computadorizada, o que permitiu o diagnóstico da doença: osteomielite aguda. Foi observado também que as lesões esponjosas estavam na parte mais interna do osso, de onde se estendiam até a superfície (Fig. 1B). O próximo passo para entender as causas e a progressão da doença foi a análise histológica do osso, ou seja, de seus tecidos. A observação das lâminas permitiu estimar a idade do animal ao ser infectado e ao morrer, mas também, fortuitamente, revelou a presença de parasitas fossilizados nos canais vasculares do osso (Fig. 1C). Essa foi a primeira observação já descrita de um parasita sanguíneo preservado em ossos de um dinossauro. Os parasitas observados têm tamanho e comportamento de protozoários pré-históricos já conhecidos como Paleoleishmania da família Trypanosomatidae, mas possuem um tamanho bem maior. A identificação da espécie parasita, portanto, ainda depende de análises adicionais.

Figura 1. Fragmento de osso do titanossauro apresentando protuberâncias esponjosas. A. Detalhe de uma das lesões observadas no osso. B. Resultado da tomografia do osso, mostrando as regiões mais densas do osso em azul e as regiões com menores densidades em verde, como a medula (M) e o as lesões no córtex (Pr, CL, PML). C. Parasitas fossilizados observados na medula óssea (cada indivíduo preservado está indicado por uma seta vermelha). Reproduzido de Aureliano e colaboradores, 2020.

O registro mais antigo de interação parasita-hospedeiro também foi publicado neste ano. O registro observado foi provavelmente de um tipo particular de interação, o cleptoparasitismo, quando uma espécie usurpa recursos de espécies bem-sucedidas na obtenção de recursos alimentares em vez de encontrar comida por conta própria. O hábito não é raro nas espécies atuais. Por exemplo, aranhas do gênero Argyrodes estudadas pelo Hilton F. Japyassú, um dos autores do blog, roubam as presas das teias de outras aranhas, em geral pequenos insetos. Insetos da família Panorpidae também se aproveitam do esforço das aranhas, roubando suas presas. Cientistas chineses apresentaram o que seria a mais antiga interação entre duas espécies, mostrando que o cleptoparasitismo pode ter surgido há mais de 500 milhões de anos.

O grupo de pesquisadores encontrou um leito fóssil de braquiópodes –animais com aparência similar a moluscos bivalves– em Yunnan, China, datados em 512 milhões de anos atrás. Milhares de fósseis de braquiópodes, batizados de Neobolus wulongqingensis, aparecem agrupados sobre sedimentos antes cobertos pelo mar. Centenas deles tinham estruturas em forma de tubo incrustadas na superfície externa de suas conchas (Fig. 2A). Essas estruturas tubulares apareciam somente junto às conchas dos braquiópodes, nunca livres ou associados a outros fósseis. Essa observação levou à hipótese de que o organismo que habitava o tubo precisava da associação íntima com braquiópode para sobreviver. Os braquiópodes eram, provavelmente, organismos filtradores e Zhang e seus colaboradores se perguntaram se os organismos incrustados poderiam ter roubando o alimento na borda da concha, antes que o braquiópode pudesse acessá-la. Para testar essa hipótese, o grupo de cientistas comparou a biomassa dos braquiópodes que possuíam tubos incrustados (205 indivíduos) com a biomassa de indivíduos sem os tubos (224 indivíduos). Os braquiópodes incrustados com tubos eram significativamente menores: a presença dos tubos significou uma redução de 26,08% da biomassa. Além disso, os tubos encontrados possuíam aberturas orientadas exclusivamente para a extremidade anterior (via de alimentação) dos braquiópodes hospedeiros (Fig. 2B), uma indicação de que os organismos que viviam nos tubos não utilizavam o braquiópode unicamente como substrato rígido para construir as estruturas. A idade desses parasitas fósseis coincide com a Explosão Cambriana, período reconhecido pela rápida mudança diversificação biológica. Talvez a interação íntima entre as espécies e o hábito de parasitismo também tenham surgido nessa época de grande mudança evolutiva.

Figura 2. Interação entre duas espécies observadas em fósseis de 512 milhões de anos. A, B. Conchas de braquiópodes fossilizadas mostrando estruturas tubulares incrustadas em suas conchas. C. Reconstrução artística dos braquiópodes Neobolus wulongqingensis com os organismos cleptoparasitas incrustados. A abertura dos tubos estava sempre orientada para a extremidade anterior dos braquiópodes (Arte de Rebecca Gelernter, Near Bird Studios). Reproduzido de Zhang e colaboradores, 2020.

Mais de 500 milhões de anos se passaram e diferentes espécies ainda continuam se aproveitando dos esforços alheios para obter vantagens individuais, mostrando o sucesso deste estilo de vida. Dentre elas, está a nossa própria espécie, que usa uma das formas mais comuns de cleptoparasitismo, usurpando recursos de outras espécies (atire a primeira pedra quem não usa mel para adoçar o chazinho), mas também apresenta várias inovações, como suspeitos depósitos em cheques, transações imobiliárias em espécie e até novas estratégias para esconder o produto do crime em locais inusitados. É, não está “fóssil”…

Tatiana Teixeira Torres (USP)

Para saber mais:

– Tito Aureliano, Aline M. Ghilardi (2020) DINO ZOMBIE: blood parasites and severe bone disease hit dinosaurs.  Colecionadores de ossos, 05/09/2019.

Video de divulgação em português apresentado pelos pesquisadores Tito Aureliano e Aline M. Ghilardi no canal Colecionadores de ossos do Youtube, que integra a plataforma Science Vlogs Brasil. No video, os pesquisadores contam como foi feita a descoberta dos parasitas sanguíneos nos ossos de um dinossauro da família dos Titanossauros .

– Tommy L. F. Leung (2015) Fossils of parasites: what can the fossil record tell us about the evolution of parasitism? Biological Reviews, 92, 410–430.

Revisão em inglês com o levantamento de registros fósseis de parasitas e casos em que o parasitismo foi atribuído erroneamente alguns espécimes fósseis que, ao serem reexaminados, apresentam características prováveis ​​de serem encontradas também em taxa de vida livre.

Evolução pode ocorrer sem seleção natural?

De acordo com a Teoria Neutra, desenvolvida há mais de 50 anos, evolução sem seleção seria comum. Essa ideia ainda é apoiada nos dias atuais? Assista à entrevista feita por Diogo Meyer com o biólogo Carlos Schrago, em que discutem o legado que a teoria neutra nos deixou.

Por muito tempo, a seleção natural foi vista como o principal mecanismo capaz de gerar transformação evolutiva. Para arquitetos da síntese evolutiva moderna, como Ernst Mayr (1904-2005) e George Gaylord Simpson (1902-1984), o estudo da seleção ocupava um papel central na biologia evolutiva.

Na década de 1960 essa visão foi desafiada (conforme discutido num post de Tatiana Torres, aqui no Darwinianas). Num trabalho publicado em 1968, o biólogo Motoo Kimura (1924-1994) lançou as bases da Teoria Neutra da Evolução Molecular. De acordo com a Teoria Neutra, a maioria das mudanças que ocorre em nível molecular é consequência de um fenômeno aleatório, a deriva genética, e não da seleção natural.

A teoria neutra trouxe uma nova perspectiva para a biologia, prevendo que genes menos importantes para a sobrevivência dos organismos evoluiriam de modo rápido, pois poderiam acumular mutações aleatórias. Os genes importantes, por outro lado, seriam conservados, pois mutações não seriam toleradas. Para a teoria neutra, quando há muita mudança temos indício de fenômenos aleatórios, não de seleção.

Essa teoria de mais de 50 anos ainda é importante nos dias de hoje? Qual seu legado para a forma como os cientistas pensam? Numa conversa com Diogo Meyer, o biólogo Carlos Schrago, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, examina quanto o modo de pensar introduzido pela Teoria Neutra ainda segue conosco.

Diogo Meyer (USP)

Para saber mais:

De luzes e de sombras

Genes para monogamia em ratinhos fofos: o que há de verdade na relação entre genes e comportamento

Das sombras surgem seres de escuridão. Sem existência própria, desaparecem sob a luz, dela se escondem, mas a ela perseguem sempre, curiosos pelo luminoso. Na luz plena e desimpedida inexistem. A escuridão inteira é seu próprio lar. Podem as sombras mover as coisas? Ora, as coisas inanimadas, não, mas os vivos, ah … os vivos, estes se movem por si, e sua imaginação se encarrega de dar vida a qualquer canto escuro.

Sombras não podem mover coisas. Este foi o grande argumento de Thomas Huxley (1825–1895), conhecido como o buldogue de Darwin, ao defender um materialismo, segundo ele, fundamentado no darwinismo. Em uma palestra que ficou famosa, Huxley dizia que, da mesma forma que não haveria nenhuma enteléquia, nenhuma entidade sobrenatural, nenhuma energia misteriosa que operasse a transformação do vapor em água líquida, em gelo, em gás, seria dessa mesma forma que as leis físicas seriam suficientes para dar conta de outros fenômenos, também naturais, como a vida e a mente. Huxley descartou que devêssemos supor a existência de uma energia vital, um espírito, uma mente imaterial que concorresse na explicação da vida.

À época os cientistas estavam descobrindo a eletricidade, e fazer corpos de sapos mortos se moverem com descargas desta nova ‘substância’ elétrica  se tornou entretenimento fácil para a aristocracia. Estas ‘experiências’ públicas de revivificação reanimaram a discussão sobre o que nos tornava vivos, uma discussão antiga, que remonta aos primeiros autômatos, hidráulicos ou mecânicos, estatuetas que se moviam, dançavam, tocavam instrumentos, ou jogavam água nos passantes (para o divertimento de entediados aristocratas escondidos em meio ao jardim), experiências que estimularam a imaginação de toda uma época ao simular o ressurgimento da vida em um corpo morto. Novamente a humanidade entretinha o sempre atual sonho de sair de sua condição de mera criatura, para assumir o posto de criadora.

Mary Shelley (1797-1851), uma das primeiras britânicas a ter grande e reconhecido sucesso na literatura, criou um personagem, em muitos sentidos, imortal. Seu Frankenstein era uma montagem de peças de outros seres, pedaços que ganham vida, que adquirem uma consciência unificada após uma forte descarga elétrica. Em muitos sentidos este foi um século eletrizante. Um século que teve gênios como Lamarck, Darwin e Freud, os dois primeiros retirando o ser humano do centro da criação divina, e quiçá deixando de lado toda e qualquer divindade, e o último retirando-nos do centro de controle de nossas próprias ações, doravante comandadas a partir das trevas do inconsciente.

Todas estas metáforas giram ao redor do surgimento da vida, mais que isso, um passo além disso, giram ao redor do surgimento de agentes conscientes a partir da matéria bruta. Enquanto para alguns esta agência consciente requer um salto qualitativo, não podendo ser explicada meramente por leis físicas, e aqui falamos de Descartes, e de religiões em geral, para outros, como Huxley, essa aparência de um salto qualitativo era fruto de nossa ignorância. Para ele, era apenas uma questão de tempo até que as leis da psicologia ou da biologia pudessem ser reduzidas aos átomos da consciência e, superada nossa ignorância acerca destes fenômenos, veríamos que o surgimento da vida passaria a ser explicado como uma mudança de fase, como o surgimento da água, líquida, a partir da condensação do vapor, de água. És água, e à água retornarás.

Para Huxley e, de modo mais amplo, para boa parte da fisiologia e da psicofísica daquele tempo, era importante não deixar renascer qualquer tipo de animismo, era importante eliminar explicações que envolvessem energias vitais, que permitissem o intercurso de entidades mágicas. O vitalismo fora um influente princípio nos séculos XVII e XVIII, mas foi lentamente perdendo força nos meios científicos[1], dado que experimentos terminaram por refutar suas explicações.

Neste período vive também Émile Durkheim (1858–1917), sociólogo francês e, de fato, o principal formulador da própria Sociologia, ao lado de nomes como Karl Marx e Max Weber.  Durkheim se opõe fortemente à escola da psicofísica, defendendo que as representações, as imagens mentais e sensações, não são como sombras, dado que as representações poderiam ter um efeito causal sobre nossos pensamentos e comportamentos. Diferentemente de Huxley, Durkheim defende que há algo além das leis físicas atuando na mente, que este algo são as representações (que em conjunto comporiam um espírito), e que estas representações poderiam uma estimular a outra, ativando o organismo, ativando a matéria nervosa que lhes serve de residência.

Em oposição a Durkheim, William James (1842–1910), eminente psicólogo norte-estadunidense, defenderia que a memória é estática, é um resíduo orgânico deixado pelo funcionamento neural: em uma linguagem mais contemporânea, diríamos que é um conjunto de sinapses (conexões entre neurônios) estruturalmente modificadas. Em nossa luminosa metáfora, as redes neurais seriam, para James, a luz que gera múltiplas sombras (sensações, representações, abstrações) e que, findas as sensações, restariam apenas as marcas orgânicas de sua prévia existência, um conjunto de sinapses reforçadas pela experiência. Esta rede neural modificada pela experiência facilitaria o surgimento posterior de novas réplicas destas mesmas sensações (lembranças destas sensações), ao facilitar a replicação no agora daquele anterior funcionamento neural.

Nesta influente visão do comportamento, as sensações, as representações, nossos pensamentos e abstrações, seriam apenas sombras (os filósofos dão a isso o pomposo nome de epifenômenos). Ora, sombras não poderiam ser causa de mais nada, pois elas são passageiras, e comandadas pela luz. Nossa memória, a cada instante que lembramos de nossa falecida e querida avó, nossa memória é uma nova memória, uma nova imagem mental (leia-se, funcionamento neural) construída no aqui e no agora, e que só pode ser construída à semelhança do passado porque essas sinapses são estruturas morfológicas que dão uma certa continuidade entre experiência passada e memória presente. Uma boa metáfora é a de uma rede de canais: se alteramos a estrutura física (a morfologia) da rede de canais, o fluxo de água também se altera; a cada nova descarga de água, o fluxo será novamente igual ao do passado porquanto a rede de canais se mantenha intacta. Para William James, a rede de canais é a memória, a descarga de água são os estímulos do mundo externo, e o fluxo de água são nossas sensações, representações, abstrações, pensamentos. Para replicar (lembrar) um mesmo funcionamento (sensação) basta que a rede neural se mantenha (memória) e que a estimulação externa seja similar à que tivemos no passado: ao vermos uma velhinha na rua, lembramos de nossa falecida avó, ainda viva em nosso imaginário.

Durkheim rebate esta posição de James. Para Durkheim as representações (sensações, pensamentos, abstrações) não são sombras, não são epifenômenos. Em realidade, ele coloca em xeque a própria noção de epifenômeno: dizer que elementos ou propriedades no mundo, como as representações, podem ter maior ou menor poder causal seria, segundo Durkheim, compreensível; mas dizer que representações não podem ter efeito algum, isso lhe parece um equívoco. Por que, afinal, algo que tem uma existência real seria impedido de gerar consequências neste mesmo mundo real? De onde viria uma tal proibição? O fato de que sombras não causam a si próprias não as impede de terem efeitos no mundo. Objetos se escurecem ao adentrar zonas sombreadas, em dias quentes, procuramos uma sombra para reduzir nosso calor. Sombras têm efeitos no mundo real.

Apesar de sua fundamental importância para a Sociologia, Durkheim foi ignorado na Biologia, e duvido que neurocientistas trabalhando hoje com os mistérios da mente sequer tenham ouvido falar dele. No entanto, todo o seu discurso sobre a mente vem sendo inadvertidamente reabilitado por pesquisadores que adotam uma abordagem organizacional para explicar a mente, entre os quais me incluo. Para estes pesquisadores, a mente seria uma organização no sistema nervoso, uma organização autônoma, que lê tanto o mundo externo (ambiente) quanto o mundo interno (corpo) para a tomada de decisão. É interessante notar que, sendo uma organização, a mente não seria propriamente material, mas sim uma específica organização da matéria. Isto explicaria de certa forma o insight de gerações de filósofos e pesquisadores que postularam a imaterialidade da mente. A mente seria então uma organização autônoma que buscaria atingir seus próprios objetivos e que, para isso, se utilizaria tanto de ferramentas externas (teias, ninhos, martelos, bigornas, computadores) quanto de ferramentas internas (genes, hormônios, proteínas de membrana). Para ressaltar esta autonomia (e não independência) da mente em relação ao corpo, vou finalizar esta nossa digressão histórica comentando pesquisas recentes sobre uns ratinhos fofos que formam casais para a vida inteira, até que a morte os separe.

Os arganazes (ou ratinhos fofos) formam pares monogâmicos (casais para a vida toda), e recentemente foi desvendada a genética subjacente a este peculiar estilo de vida matrimonial. Primeiro, ficou claro que níveis maiores de ocitocina e vasopressina (neurotransmissores que conectam certas sinapses, as ligações entre neurônios), em locais específicos do cérebro, auxiliam na monogamia. Espécies irmãs e não monogâmicas desses ratinhos regulam para baixo (diminuem a produção de) estes neurotransmissores. O mesmo vale para a regulação da expressão de dopamina (outro neurotransmissor), também acentuada em regiões específicas do cérebro monogâmico. Estes resultados foram noticiados como sendo a descoberta do interruptor genético da monogamia: dos genes que regulam para cima a expressão dos citados neurotransmissores. Contada desta forma, parece que nossas ratinhas e ratinhos não têm opção: dado que esta espécie possui este gene, um indivíduo qualquer desta espécie será necessariamente monogâmico. Mais que isso, parece que seu destino conjugal já está traçado em sua genética. Agora, o que esta história deixa de lado (ou conta apenas nas entrelinhas) é que a ativação do gene regulador da monogamia só acontece depois que o casal decidiu ficar junto. Percebam o detalhe: o casal decidiu ficar junto, não foi nem um, nem outro indivíduo: quando um não quer, dois não casam. Assim, uma ratinha em sua vida normal copula muitas vezes com muitos ratos antes de formar um casal, pois há um processo de escolha que antecede a monogamia. Pode acontecer de pares nem se formarem: alguns indivíduos podem não se reproduzir. Pode acontecer de casais de ratinhos já formados copularem fora do matrimônio, e continuarem casados. O que esta nova história, agora mais detalhada, revela é que os genes não são a causa da formação de um par monogâmico, eles não tomam a decisão pelos indivíduos. Eles são ativados pelo indivíduo após uma série de decisões feitas pelo casal: vou cortejar esta fêmea, vou aceitar copular com este macho, este macho parece ótimo e vou ficar por aqui com ele após a cópula, esta fêmea foi incrível e vou ficar com ela mais um tempinho. Só após copularem e permanecerem juntos por ao menos 6h é que os tais genes da monogamia são ativados. A ativação dos genes não é a causa da formação do casal, mas sim a consequência de uma decisão do casal, e a decisão poderia muito bem ter sido outra, porque ela depende da experiência de vida de cada um dos envolvidos, depende do que aquela fêmea em particular aprendeu sobre machos em geral, experiências com outros machos que a fizeram ao final escolher aquele macho em particular. O que esta história mais detalhada transparece é que os genes são uma ferramenta utilizada pelos ratinhos para estabelecer uma relação monogâmica. Os sujeitos da decisão são os indivíduos, os organismos, e não seus genes. O que esta história mais detalhada mostra é que não podemos confundir a influência que um gene possa ter na expressão de um comportamento com as decisões do indivíduo ao se comportar de uma ou outra maneira. Sofremos muitas influências, por exemplo, a fome me influencia a ir em busca de alimento. Mas a fome não decide por mim: eu posso decidir buscar alimento mais tarde, porque eu tenho um sistema cognitivo que é autônomo em suas decisões, autônomo em relação aos estados internos de meu corpo (minha fome, meus genes), e em relação aos estímulos do ambiente externo. Percebam que minhas decisões não são independentes destas influências: autonomia não é independência. A decisão de formar um par monogâmico é minha, mas ela não terá efeito se os ratinhos não tiverem como aumentar a expressão de genes particulares em locais específicos do cérebro: a decisão depende de que os genes funcionem para ser efetiva, do mesmo jeito que, para ser efetiva a decisão, os ratinhos precisam ter um coração batendo, pernas funcionando, pulmões em bom estado e … genes específicos em locais particulares, em bom funcionamento. Esta autonomia tem sido deixada de lado na história da Etologia (o estudo do comportamento), e postulamos ora que somos fruto do meio (Skinner), ora que somos maquinetas instintivas (Lorenz). O problema é que em ambos esses casos nós somos concebidos como seres sem autonomia sobre nossas decisões. Isso está muito errado.

Hilton Japyassú

Universidade Federal da Bahia

Para saber mais:

Cormier, Zoe, and Zuoxin Wang. “Gene switches make prairie voles fall in love.” Nature (2013).

Durkheim, E. 2009 (1898). Representações individuais e representações coletivas, in Durkheim, E. Sociologia e filosofia. Martin Claret Editora.

[1] A história do vitalismo remonta ao Egito antigo, passa pela filosofia grega, suplanta a Idade Média em nomes respeitados, como Malpighi, e chega ao século XIX e XX na mão de cientistas como Müller, Driesch. O vitalismo persiste ainda hoje em muitas práticas de cura tradicionais, que sugerem que as doenças derivariam, por exemplo, de um desequilíbrio entre forças ou energias vitais (nunca especificadas, nunca encontradas). Percebam que, o fato de nunca terem sido encontradas faz com que tais energias não possam ser uma explicação para a doença, ou para a cura através de práticas tradicionais. No entanto, a prática, o tratamento aplicado em terapias tradicionais, pode ser eficaz, o que estaria errado seriam as explicações vitalistas para esta eficácia. A prática pode estar certa, mesmo tendo por trás de si uma teoria errada. A prática, ao ignorar os equívocos de sua teoria, ao reter como conhecimento teorias já refutadas, pode assim mesmo evoluir, só que mais lentamente, posto que presa a um imaginário equivocado. Longe da luz provida pela teoria adequada, as práticas tradicionais tateiam e se arrastam à deriva, no escuro.

Uma conversa sobre ciência

Como a ciência joga luz sobre questões complexas? Já discutimos no Darwinianas que a produção do conhecimento muitas vezes requer o desenvolvimento de modelos. Modelos são representações da realidade que deixam de fora parte de sua complexidade  e dessa forma tornam fenômenos naturais passíveis de explicação e mais acessíveis para nossa cognição, nossas ferramentas experimentais e nossa capacidade analítica.

O recurso a modelos é algo tão inerente ao modo como fazemos ciência que às vezes até esquecemos que nosso conhecimento é intermediado por eles. No post desta semana do Darwinianas , compartilhamos um vídeo de uma conversa com Charbel Niño El-Hani, um dos autores do blog, a respeito do papel de modelos em biologia. A conversa foi originalmente gravada para um curso de Biologia Evolutiva da Universidade de São Paulo, e é motivada pelo uso de modelos no estudo da evolução.

Charbel discute a importância de modelos na ciência e a necessidade de estarmos sempre atentos aos limites impostos pelospropósitos, natureza e estrutura de cada modelo. A ciência depende de bons modelos, mas mesmo bons modelos precisam ser continuamente examinados com um olhar crítico.

Lendo a história do Brasil nos genomas brasileiros

O contato com os europeus e a colonização do assim chamado Novo Mundo levou ao extermínio em massa dos nativos americanos e ao ocultamento da maior parte da sua história, principalmente do período pré-contato. Estudos tem conseguido recuperar antigas migrações nativas brasileiras, bem como aspectos da história pós-contato dessas populações usando dados genômicos.

Atualmente, o Brasil é o país com maior diversidade linguística nativa, concentrando mais de 150 línguas somente na região amazônica. No entanto, a distribuição tanto das línguas faladas quanto dos povos indígenas é hoje muito diferente daquela originalmente encontrada pelos exploradores portugueses no século XV. Nessa época, grande parte da população nativa brasileira (cerca de 900 mil, ou 1/3 do total) vivia na costa atlântica e fazia parte de sociedades complexas. Assim como os biólogos fazem com os seres vivos, os linguistas também utilizam um processo de classificação e nomenclatura das línguas, criando uma classificação hierárquica que vai desde as línguas, passando pelas famílias linguísticas até chegar aos troncos linguísticos. A maioria dos nativos da costa brasileira falava uma língua derivada das línguas amazônicas do tronco Tupí, caracterizadas como o ramo costeiro da família Tupí-Guaraní.

Ao longo do processo de colonização do Brasil pelos portugueses, as populações litorâneas foram gradativamente extintas, por meio de processos de escravização, introdução deliberada ou não de doenças, desterritorialização, deterioração dos meios de subsistência e guerra. Restam hoje apenas pequenas comunidades autodeclaradas indígenas as quais não possuem mais falantes de nenhuma língua nativa. Em um trabalho recente, estudamos uma dessas populações para responder a duas questões principais: Seria essa população, autodeclarada como Tupiniquim, uma representante dos índios do litoral na época da conquista europeia? Quais rotas os Tupí Amazônicos teriam seguido para chegar à costa atlântica e ao sudoeste do Brasil?

Por meio das informações genômicas desta população Tupiniquim, atualmente miscigenada com povos de origem Europeia e Africana, desvendamos alguns aspectos da história recente e antiga do Brasil. Neste sentido, resgatamos as relações de parentesco entre diferentes grupos indígenas atuais, eventos demográficos, movimentos populacionais e datamos os períodos onde a miscigenação ocorreu de forma mais intensa. Além disso, pudemos estimar o número de indivíduos formadores da população Tupiniquim há mais de 500 anos.

Primeiro, examinamos a variação genética da população Tupiniquim em comparação com os de outros nativos americanos ao lado de europeus e africanos, e descobrimos que seus genomas eram predominantemente nativos americanos (o que não é comum em populações miscigenadas brasileiras). Em seguida, usamos os outros componentes (europeus e africanos) do genoma para estimar quando teriam ocorrido os principais eventos de miscigenação entre esses nativos e os outros grupos. Nossos resultados mostraram que esses eventos massivos de miscigenação foram consistentes com os principais eventos históricos da escravidão indígena (Ciclo do Ouro; século 18), com a chegada da família real ao Brasil, o que intensificou o tráfico de africanos escravizados ao país bem como o povoamento da costa, e por último, com a abolição da escravatura, que impulsionou a migração europeia (principalmente italiana) para o Novo Mundo. Além disso, estimamos que o tamanho da população Tupiniquim em 1.500 estaria em torno de 100.000 indivíduos, mostrando a importância desse povo no período pré-contato e colonial. Além disso, de acordo com nossa estimativa baseada em dados genéticos, o colapso dessa população se deu há aproximadamente sete gerações, período muito próximo ao encontrado no registro histórico (em 1877 foram registrados apenas 55 Tupiniquim no Brasil).

Utilizando apenas a porção indígena dos genomas desses indivíduos, pudemos mostrar que eles não apresentavam evidências de miscigenação com outros grupos indígenas brasileiros, e se relacionavam fortemente com os grupos Tupí-Guaraní do oeste da Amazônia. Com base nisso, pudemos inferir que o grupo Tupiniquim faz parte do extinto ramo costeiro do Tupí. Por fim, construímos e testamos modelos para tentar entender a história da população Tupí desde sua origem até a expansão por grande parte da América do Sul. Para tanto, nos embasamos em hipóteses baseadas principalmente em evidências arqueológicas e linguísticas sobre como a expansão Tupí se desdobrou do oeste da Amazônia ao Atlântico e ao sudoeste do Brasil (Figura 1). A primeira hipótese, baseada em dados linguísticos e paleoambientais, afirma que os Tupí se deslocaram da Amazônia em direção ao sudoeste do continente até o Trópico de Capricórnio, e lá uma parte dessa população rumou para o leste dando origem aos Tupí costeiros, e outra permaneceu no oeste originando as população Guaraní. De acordo com essa hipótese, os Tupí eram caçadores-coletores que se dispersaram para outra região do continente devido a mudanças climáticas que reduziram a região de floresta tropical. De acordo com a segunda hipótese, os dois ramos do Tupí (sul e costeiro), teriam se separado ainda na Amazônia, e rumado de maneira independente para sul e leste. Neste contexto, esses grupos Tupí seriam ceramistas e agriculturalistas incipientes que saíram da Amazônia em busca de terras de várzea férteis. A hipótese da separação ainda na Amazônia é evidenciada pelas diferenças na confecção de cerâmicas pelos dois grupos Tupí em relação aos grupos ceramistas Tupí amazônicos.

Figura 1. Hipóteses sobre a expansão dos povos Tupí a partir da Amazônia.

Nossos dados corroboraram a segunda hipótese,segundo a qual os falantes do Tupí eram agricultores incipientes e se expandiram da Amazônia em busca de novas terras para cultivar, movendo-se para o leste até a foz do rio Amazonas e depois seguindo a costa atlântica brasileira. De forma independente, uma segunda expansão foi para o sul e teria originado os povos Guaraní do Sul do Brasil, Paraguai e Argentina. Nossos resultados também apontaram para uma migração antiga da Mesoamérica para as terras baixas da América do Sul, e que provavelmente foi importante para diferenciar os Tupí do Sul (Guaranís do Brasil, Paraguai e Argentina) dos outros grupos Tupí (Amazônicos e remanescentes costeiros). Essa migração provavelmente ocorreu há cerca de 1500 anos, contudo não necessariamente representa uma ligação direta entre estas duas regiões, podendo indicar que o isolamento entre as populações Andinas e das terras baixas ao leste não fosse absoluto.

Nosso estudo recuperou a história milenar de populações indígenas brasileiras virtualmente extintas durante a colonização europeia. Ao estudar as informações genômicas desses indivíduos, fomos capazes de reconstruir a história antiga e recente destes povos, ainda hoje continuamente ameaçadas de extinção e pelo apagamento de suas culturas e identidades.

Marcos Araújo Castro e Silva

Tábita Hünemeier

IB/USP

PARA SABER MAIS:

Salzano FM (2019) The Amerindian Microcosm: Anthropology, Comparative History, Ecology, Genetics and Evolution. Cambridge Scholars Publishing, 607 pp.

Fonte da Imagem de abertura: Retrato de indígenas brasileiros

O que a evolução do córtex de hominíneos tem a ver com a duplicação de pedaços de cromossomos?

Ao estudar novos genes que surgiram em nossa linhagem, cientistas estão desvendando como o seu surgimento pode ter influenciado o tamanho do nosso cérebro.

Na história do estudo do cérebro, não há estrutura mais estudada do que o córtex cerebral. Uma das razões é que o nosso córtex cerebral é particularmente grande quando comparado ao de outros grandes primatas. É no córtex que acontece boa parte do processamento necessário para a nossa cognição. Assim, entender de onde vem esse córtex diferente que nós temos pode ajudar a explicar as origens desse macaco pensador. Mas até muito recentemente, nós não tínhamos muitas pistas sobre os mecanismos que levaram ao desenvolvimento deste córtex maior. Tudo mudou quando descobrimos, há menos de dez anos, algumas duplicações de pedacinhos de nossos cromossomos. Mas para entender a importância destes pedacinhos, precisamos primeiro olhar como se forma o córtex cerebral.

O córtex cerebral, como qualquer outra estrutura do sistema nervoso central, se forma a partir do tubo neural.  O tubo neural é um folheto de células em divisão. Em um primeiro momento, estas células se dividindo não se diferenciam, são células tronco neurais, com capacidade de originar neurônios e células da glia.  Depois de um tempo, algumas células deixam o ciclo celular, começam a se diferenciar e migram das porções mais internas do tubo em direção ao seu exterior

Figura 1: Representações do desenvolvimento do córtex em três momentos. À esquerda, a placa cortical mais jovem, no qual as células são, em sua maioria, células tronco neurais, próximos ao centro do tubo (abaixo). Quanto mais progride o desenvolvimento, mais células param de se dividir e se diferenciam em neurônios (acima). Esta migração contínua de novas células acaba por aumentar a espessura do córtex.

Durante o desenvolvimento, as paredes do tubo neural vão ganhando espessura, acrescentando mais e mais camadas. Após a sua migração, parte das células se diferencia em neurônios e outra parte em células da glia. Os neurônios então começam a emitir prolongamentos que podem se conectar com alvos próximos ou muito distantes. É por conta destas conexões à distância que se forma o que chamamos de substância branca, grandes regiões do nosso cérebro dedicadas à passagem de cabos conectores, os axônios.  Todos estes fenômenos podem levar a um córtex maior. Se cada célula tronco neural se dividir mais vezes, gerando mais neurônios e/ou glia, estas células a mais ocuparão mais espaço. Se os neurônios formarem mais conexões, elas ocuparão mais volume e a substância branca irá também aumentar. Muitas espécies de mamíferos possuem um córtex tão grande e extenso que ele se acomoda à caixa craniana por meio de dobras em estruturas que chamamos de sulcos e giros. Qualquer modificação na expressão de moléculas que regulem estes fenômenos tem o potencial de gerar uma catástrofe, como malformações cerebrais, mas também modificações que são novidades sobre as quais a seleção natural pode operar, levando a alterações, por exemplo, na capacidade cognitiva da espécie.

As técnicas de sequenciamento de DNA sofreram uma grande revolução no começo deste século com a chegada das técnicas de sequenciamento de nova geração, do inglês next generation sequencing. Nesta tecnologia, o genoma é quebrado em pequenas sequências de DNA que são sequenciadas várias vezes. Nestas várias vezes, a mesma sequência aparece às vezes associada com nucleotídeos mais abaixo na cadeia e às vezes com nucleotídeos mais acima. Combinando a informação sobre estas relações de vizinhança, podemos montar um quebra cabeça para obter a sequência toda. Obviamente ninguém monta um genoma com bilhões de nucleotídeos no olho. Para isso, um grande esforço de desenvolvimento de ferramentas de bioinformática foi criado. Mas mesmo com todas estas ferramentas, o montar do quebra cabeça pode ser especialmente desafiador quando estas sequências são muito repetitivas ou duplicadas. Uma das soluções foi voltar a técnicas antigas para realizar o sequenciamento de cadeias de nucleotídeos longas. A outra foi investir em algoritmos melhores, à medida que fomos aprendendo sobre estas falhas. Assim, apesar de termos o primeiro genoma humano desde 2003, foi somente em 2014 que conseguimos detectar duplicações de um grupo importante de genes para os nossos cérebros. E esses genes duplicados deram o que falar.

Hoje em dia, além de termos muitos genomas de seres humanos sequenciados, temos também genomas de grandes macacos, como chimpanzés e gorilas, e grandes pedaços de genomas de hominíneos extintos, como Neandertais. A partir da comparação entre estes genomas, podemos detectar quais genes foram duplicados em nossa linhagem. Dentre os genes encontrados, alguns são expressos durante o desenvolvimento do córtex cerebral e são, assim, possíveis fontes de novidades evolutivas nessa estrutura. Isso porque hoje sabemos que o gene duplicado não sofre as mesmas pressões seletivas para manter as funções desempenhadas pelo gene ancestral. Nele pode haver modificações que eventualmente criem uma nova função. Mas o simples fato de o gene novo ser expresso em um córtex diferente não quer dizer que um causou o outro. E é aí que entram os experimentos que testam a função do gene.

Mas aqui esbarramos em um problema. Como testar o efeito de um gene novo para hominíneos se é eticamente inaceitável realizar um teste da sua função em um embrião humano? Para isso, criamos modelos que se aproximam o máximo possível do que sabemos sobre o desenvolvimento do córtex cerebral em humanos. Tomemos então aqui como exemplo o estudo de um dos genes identificados como potencial novidade na evolução do córtex cerebral, que foi chamado de ARHGAP11B. Este gene não está presente em nenhum dos grandes primatas, mas está presente em Neandertais, hominíneos de Denisova e todos os humanos modernos. O ARHGAP11B é o produto da duplicação parcial do gene ARHGAP11A. A enzima ARHGAP11A, resultante da transcrição e tradução do gene de mesmo nome, é uma enzima envolvida na sinalização intracelular. Mas ARHGAP11B perdeu esta função, pois graças à substituição de uma única citosina por uma guanina, criou-se um novo sítio para splicing que acaba por remover 55 nucleotídeos originais de seu RNA mensageiro. Esta mudança acabou por gerar uma parte completamente nova desta proteína, que perdeu sua atividade enzimática original, mas ganhou uma nova função.

Para descobrir que função é esta, Marta Florio e seus colaboradores se perguntaram se este gene específico de humanos, quando expresso em células tronco neurais do córtex cerebral em formação de camundongos, teria algum efeito. Os pesquisadores promoveram, então, a expressão artificial de ARHGAP11B no cérebro de embriões de camundongo. O que eles observaram foi que, na presença de ARHGAP11B, as células tronco neurais se dividem mais e o córtex cerebral ganha sulcos e giros, que não existem no cérebro liso desses animais. Assim, o uso de embriões de camundongo como modelo sugere indiretamente que a função nova de ARHGAP11B pode ter contribuído para a expansão do córtex de hominíneos.

Mas será que o efeito observado é uma propriedade única da expressão artificial em células de camundongo? O que aconteceria se ele fosse expresso nas células de um primata? Aí entra uma nova corrida tecnológica. A criação de um modelo animal, que atenda requisitos de um animal de laboratório, mas que seja um primata. Para isso, a espécie escolhida foi Callithrix jacchus (o sagui, ou sorin, para nós aqui no RN). Para conseguir saguis expressando ARHGAP11B, este mesmo grupo injetou um lentivírus contendo o gene e sua região regulatória em óvulos fertilizados. Assim, eles obtiveram embriões em que o gene foi incorporado ao genoma. Após isso, os embriões foram transferidos para fêmeas para a gestação. Os embriões que receberam o gene com sucesso apresentaram ampliação no número de células tronco neurais, de novos neurônios e formaram sulcos e giros no córtex cerebral, que em saguis também é liso. Assim, as evidências indiretas da participação de ARHGAP11B na expansão cortical se acumulam. A proteína possui efeitos semelhantes em progenitores corticais de espécies diferentes, não parecendo ser esta observação apenas um efeito colateral do modelo. ARHGAP11B se soma a outros genes novos de hominíneos que atuam no desenvolvimento cortical, como NOTCH2NL, cuja duplicação também causou o aumento no número de divisões que as células tronco neurais fazem, e SRGAP2C, que se tornou um inibidor da proteína produzida pelo gene original (que é um inibidor de sinapses e ramificações de neurônios). Como SRGAP2C é um inibidor de uma proteína inibidora da formação de sinapses, ela acaba sendo um estimulador de sinapses. Todos estes genes estavam presentes em Neandertais e hominíneos de Denisova. Por isso, é difícil acomodar na hipótese molecular atual a ideia preconceituosa de que nós seríamos intelectualmente superiores ou mesmo teríamos um córtex mais avantajado do que os hominíneos com os quais convivemos no último milhão de anos.

Eduardo Sequerra (UFRN)

PARA SABER MAIS:

Marta Florio, Victor Borrell e Wieland Huttner (2017) Human-specific genomic signatures of neocortical expansion. Current Opinion in Neurobiology

Os desafios da hidra

As hidras mostram que sua constância morfológica é um redemoinho de células modulado pelo diálogo de seu genoma com o ambiente. E nos desafiam novamente a repensar conceitos.

Em 1741, o naturalista suíço Abraham Trembley descreveu uma pequena criatura que habitava lagos e rios da Europa. Ela era verde, tinha forma de tubo e passava a maior parte do tempo agarrada ao substrato, como uma alga. Mas às vezes se soltava e caminhava lentamente para um novo local, dando graciosas cambalhotas. Tinha tentáculos delicados na parte de cima que variavam em número entre diferentes indivíduos, algo incomum para uma espécie de animal.

Trembley não tinha certeza se a criatura era uma planta ou um animal. Para responder essa dúvida, ele fez um experimento, método que só viria a ser comum em biologia mais de um século depois. Ele cortou a criatura ao meio e elaborou uma hipótese: se fosse um animal, morreria; se fosse uma planta, brotariam dois novos indivíduos. Após alguns dias, cada parte da criatura cortada ao meio gerou dois indivíduos completos (Figura 1). E quando cortada em quatro partes também. Não importando se eram pedaços grandes ou pequenos, cortes verticais ou horizontais, sempre se regeneravam organismos completos de cada fragmento.

Trembley concluiu que era uma planta. Mas sua conclusão ruiu quando observou um indivíduo capturar e comer uma presa. Tratava-se de um animal com capacidades extremas de regeneração. Linnaeus batizou o animal de Hydra, em referência ao mito grego de Hidra de Lerna, um monstro marinho capaz de regenerar uma nova cabeça cada vez que era cortada (foi finalmente derrotado por Héracles com a ajuda de um cauterizador).

Figura 1: Estátua de Héracles lutando contra Hidra de Lerna, no Louvre, em Paris (esquerda); Uma Hydra cortada em duas partes regenera dois indivíduos completos (esquerda).

A pequena Hydra de Trembley foi mais que uma curiosidade para ciência do século XVIII. Foi uma monstruosa anomalia para as teorias preformistas apoiadas na visão mecanicista do animal máquina. Para os preformistas, a forma do animal adulto preexistia miniaturizada em ovos ou espermatozoides. Não havia verdadeira geração da forma, mas simplesmente crescimento. A hidra desafiava essa concepção ao gerar novos indivíduos a partir de diferentes partes. Um século depois, o preformacionismo foi completamente abandonado e a visão de que a forma dos animais é construída durante o desenvolvimento embrionário se tornou um consenso.

As hidras são cnidários, como os corais, anêmonas e águas-vivas. Na biologia contemporânea, ela se tornou um organismo-modelo para estudar os mecanismos celulares e moleculares que controlam a capacidade de regenerar partes e órgãos. As células de seu corpo, ao contrário das nossas, estão todas constantemente se dividindo e substituindo as antigas, em uma contínua recriação corporal. Células que se dividem na região central se movem continuamente em direção às extremidades, seguindo gradientes moleculares de proteínas na cabeça e na base do corpo. Quando cortada ao meio, a hidra regenera uma cabeça no lado que tinha maior concentração da proteína produzida na região da cabeça, coordenando assim a reconstrução do eixo corporal.

A proteína secretada por células na região da cabeça foi chamada de WNT e ativa a produção de outras proteínas nas células vizinhas. O número variável de tentáculos é uma indicação da potência da atividade de WNT. Quando uma molécula sintética que ativa a via de WNT é colocada na água, as hidras desenvolvem tentáculos em todo o corpo (Figura 2).  Um estudo publicado esse mês por cientistas alemães mostrou que o gradiente molecular de WNT depende também de fatores abióticos e bióticos. Indivíduos criados a 12°C desenvolvem em média 40% menos tentáculos do que indivíduos criados a 18°C, e indivíduos que tiveram as bactérias simbióticas da pele eliminadas pela aplicação de antibióticos desenvolvem quatro vezes mais tentáculos. Mostraram ainda que temperatura e bactérias influenciam diretamente onde se expressam genes do genoma da hidra.

Figura 2: Expressão de WNT na região apical de uma Hydra (esquerda); Plasticidade de uma Hydra exposta a diferentes temperaturas.

A biologia moderna frequentemente descreve o desenvolvimento embrionário como um processo controlado autonomamente pelo genoma em direção a um estado adulto estável. O ambiente é visto como condição de fundo ou fonte de ruído de um processo que é controlado internamente. Mas as hidras mostram que sua constância morfológica é um redemoinho de células modulado pelo diálogo de seu genoma com o ambiente.  E nos desafiam novamente a repensar conceitos.

João Francisco Botelho (PUC de Chile)

Para saber mais

Gilbert, Scott F., Thomas CG Bosch, and Cristina Ledón-Rettig. “Eco-Evo-Devo: developmental symbiosis and developmental plasticity as evolutionary agents.” Nature Reviews Genetics 16.10 (2015): 611-622.

Taubenheim J, Willoweit-Ohl D, Knop M, Franzenburg S, He J, Bosch TCG, et al. Bacteria- and temperature-regulated peptides modulate β-catenin signaling in Hydra. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020;117(35):21459-68.

Vogg, Matthias C., Brigitte Galliot, and Charisios D. Tsiairis. “Model systems for regeneration: Hydra.” Development 146.21 (2019).

Proteção dos polinizadores e sustentabilidade: objetivos que se cruzam

A polinização realizada por animais é um serviço ecossistêmico essencial para sustentabilidade do planeta e da vida humana. A proteção dos polinizadores nos permitirá alcançar a maioria dos objetivos de desenvolvimento sustentável da Agenda 2030 das Nações Unidas.

A polinização, que consiste na transferência do pólen das anteras (parte masculina da flor) para o estigma (parte feminina), é a primeira fase do processo da reprodução sexuada das plantas terrestres com flores, sem a qual não haveria frutos, sementes e novas plantas. Essa transferência pode ocorrer por meio de agentes bióticos e abióticos, mas são os agentes bióticos – animais vertebrados e invertebrados – os principais vetores de pólen, ou polinizadores. Aproximadamente 90% das plantas terrestres e 75% dos principais cultivos agrícolas depende, de alguma forma, do serviço realizado pelos polinizadores, sendo a polinização animal considerada um serviço ecossistêmico chave para a sustentabilidade do planeta e para a vida humana.

Nesse sentido, a proteção dos polinizadores e do serviço de polinização é amplamente reconhecida como medida necessária para garantir a segurança alimentar e manter a vida na Terra, o que os relaciona diretamente a dois dos 17 objetivos do desenvolvimento sustentável (ODS) – ODS 2 – ‘fome zero’ e  ODS 15 – ‘vida em terra’ –, que são parte deuma agenda acordada pelos países signatários das Nações Unidas visando promover o trabalho conjunto de toda a sociedade para um mundo mais justo, igualitário e sustentável. Esta é uma agenda a ser alcançada até 2030, que envolve desde a eliminação de males como a fome e a pobreza à eliminação do medo e da violência, dentre outras medidas necessárias à garantia de vida digna para todos os seres vivos do planeta.

Contudo, Jeff Ollerton, professor da Universidade de Nottingham, no Reino Unido,  recentemente chamou atenção em seu blog para o fato de que o papel dos polinizadores, assim como suas interações com as plantas, está sendo subestimado ao relacioná-los apenas aos ODS 2 e 15. Para Ollerton, direta ou indiretamente, a biodiversidade e, em particular, as interações entre plantas e polinizadores se relacionam com pelo menos 12 dos 17 ODS. Portanto, isso precisa ser explicitado com mais frequência e com maior ênfase do que é atualmente, para demonstrar a grande importância desses animais na garantia da nossa sobrevivência.

Os argumentos de Ollerton baseiam-se no fato de que, como a sobrevivência a longo prazo de quase todas as  plantas terrestres depende dos polinizadores,  e estas  dominam a maioria dos habitats terrestres – de 40 até 50% em áreas temperadas e  até 90 a 100% em habitats tropicais – formando a base da maioria das cadeias alimentares terrestres, a viabilidade e sustentabilidade a longo prazo de grande parte da biodiversidade da Terra podem ser ligadas, direta ou indiretamente, aos polinizadores. Isso vale também para os biomas marinhos costeiros, que recebem uma entrada significativa de energia e nutrientes dos habitats terrestres, o que também relaciona esses animais ao ODS 14 – Vida na água.

À luz desses argumentos é possível analisar como os polinizadores e a polinização estão conectados aos demais ODS, a partir de uma visão sistêmica dos processos envolvidos em cada um desses objetivos.

Podemos então começar pela produção de alimentos, na qual os polinizadores desempenham papel crucial. Essa perpassa por dois eixos centrais estabelecidos pela Organização das Nações Unidas para a Agricultura e Alimentação, que são a segurança e soberania alimentares. A segurança alimentar existe quando os povos, em qualquer tempo, têm acesso físico e econômico a alimentos saudáveis, que atendam às suas necessidades para uma vida ativa e saudável. Quando adicionamos o conceito de soberania à essa lógica, o mesmo destaca a importância de os povos escolherem os modos de produção de alimento, considerando os saberes tradicionais, a maximização dos serviços ecossistêmicos e a diminuição da distância entre produtores e consumidores finais. Esses conceitos estão ligados de forma direta aos polinizadores e suas interações com as plantas, visto que há evidências da contribuição desses animais para o aumento da produtividade agrícola, especialmente para aquelas culturas consideradas fontes primárias de nutrientes essenciais para os humanos. Essa contribuição é maximizada com o uso de práticas agrícolas sustentáveis, de baixo impacto à biodiversidade, por garantirem estabilidade na abundância e na riqueza dos polinizadores e no serviço de polinização. Essas práticas, que incluem medidas que protegem à biodiversidade, como redução ou eliminação do uso de agrotóxicos, diversificação de cultivos  e proteção de habitats naturais no entorno dos cultivos, estão alinhadas aos conceitos de segurança e soberania alimentares, contemplando, desse modo, não apenas  o ODS 2  – erradicação da fome e agricultura sustentável – mas também  o ODS 3 – saúde e bem-estar das populações humanas.

Aos ODS 2 e 3, podemos agregar os ODS 1 e 8, que consistem na erradicação da pobreza e no trabalho decente e crescimento econômico, respectivamente, pois sabemos que a adoção de práticas agrícolas sustentáveis proporcionam melhores condições de vida no campo, criando maior número de nichos de trabalho e mais oportunidades  de emprego para populações que se encontram em condição de vulnerabilidade socioeconômica. Estratégias que visam ressignificar espaços urbanos ou rurais historicamente submetidos a processos de precarização, envolvendo os atores sociais locais, têm se mostrado um caminho de enfrentamento da pobreza e inclusão social e econômica dessas populações. A qualificação desses atores para práticas de produção agrícolas de baixo impacto à biodiversidade cria oportunidades de sinergias entre políticas públicas de enfrentamento a problemas associados à tríade econômica, social e ambiental, promovendo espaços de discussões e ações mais sistêmicas para a construção de soluções respaldadas na conservação e no uso sustentável dos recursos naturais. Associando-se essas soluções a um maior protagonismo de populações historicamente vulneráveis, pode-se assim ajudar na redução das desigualdades (ODS 10). Um exemplo de promoção dessas sinergias pode ser vista na iniciativa dos Quintais Produtivos Agroecológicos no município de Marituba, Região Metropolitana de Belém, que levou, através de capacitações para as populações de baixa renda,  a uma mudança nas esferas econômica, social e ambiental, criando um cenário propício de sinergias de ações em prol do desenvolvimento sustentável, com uma rede potencial de benefícios para os polinizadores e o serviço de polinização. Outro cenário muito favorável ao enfrentamento da pobreza e à geração de emprego e renda diz respeito às atividades de criação de abelhas. Trata-se de uma prática secular e que tem muita relação com a interação do conhecimento tradicional com o conhecimento científico, criando caminhos para ressignificar espaços, de forma que sejam propícios para a criação dessas abelhas, fornecendo produtos comercializáveis, como pólen, mel, cera e própolis. Pode-se, assim, aumentar a autonomia financeira de apicultores (profissionais que criam a espécie Apis mellifera) e meliponicultores (criadores de abelhas nativas sem ferrão), além de contribuir para a conservação dessas espécies em seus locais naturais de ocorrência.

As contribuições dos polinizadores no combate às mudanças climáticas (ODS 13) também são claras, mesmo que de forma indireta, por meio da polinização das plantas terrestres. Afinal, uma das principais estratégias nesse combate está relacionada à proteção e recuperação da vegetação, dado o seu importante papel na fixação de estoques de carbono e na regulação climática. As previsões mais recentes do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) apontam para aumento de temperatura global de até 4ºC, até o ano de 2050, sendo que devemos perseguir o objetivo de não ultrapassar 1,5ºC, uma vez que, com tal aumento, além dos prejuízos na agricultura, seriam potencializados efeitos que já temos sentido hoje em alguns grandes centros urbanos, como aumento das ondas de calor, aumento nos níveis dos oceanos, enchentes causadas pelas mudanças nos regimes pluviométricos e problemas diretos e indiretos na saúde humana. Nos ambientes rurais, a proteção se dá por meio do combate ao desmatamento e às queimadas, pelo estabelecimento de Reservas legais (RL) e Áreas de Proteção Permanentes (APP) e desenhos de paisagens agrícolas heterogêneas. Nas cidades,  a recomendação é a criação de uma infraestrutura verde, com parques urbanos, canteiros urbanos com plantas alimentícias e medicinais, tetos verdes, áreas de proteção ambiental, quintais produtivos e hortas urbanas. Os polinizadores são esses essenciais para manutenção dessa infraestrutura verde, cujo planejamento deve também dialogar com outras políticas de planejamento urbano, de forma a criar políticas Inter setoriais em prol da mudança de concepção de uma cidade produtiva, adotando modelos de desenvolvimento sustentável que atendam às aspirações das comunidades atuais e futuras, tornando possível alcançar, assim, as metas do ODS 11, cidades e comunidades sustentáveis. Em ambos os cenários, campo e cidade, a manutenção da vegetação traz benefícios claros para a biodiversidade, saúde humana, diminuição das ondas de calor, fornecimento de alimentos, além de criar cenários de maior capacidade de absorver os gases do efeito estufa e diminuir os impactos das chuvas sobre os solos, sendo um caminho promissor no enfrentamento de enchentes e deslizamentos de terras.

Ainda na perspectiva mais sistêmica do significado dos polinizadores e do serviço de polinização para a vida no planeta, os ODS, água potável e saneamento (6), vida na água (14) e vida na terra (15) nos colocam diante de mais um cenário oportuno para discutir os benefícios dos polinizadores. Como mencionado no início do texto, cerca de 90% de todas as plantas terrestres com flores dependem de um animal polinizador para cumprir a primeira etapa de seu ciclo reprodutivo. Essa vegetação acima do solo mantém redes complexas de interações com diversos outros animais, com fungos, bactérias, protozoários, algas, além de outras plantas. O fluxo de matéria e energia nos ambientes terrestres está pautado, primariamente, na regulação de conversão da matéria inorgânica em complexas biomoléculas que sustentam essas redes de interação, afetando todas as espécies que habitam o planeta. Às margens dos rios, essa vegetação, denominada mata ciliar ou mata de galeria, tem a importante função de regular a entrada de nutrientes que chegam do ambiente terrestre, impedindo potencial eutrofização (i.e. aumento da quantidade de nutrientes) desses corpos d’água, além de estabilizar o sedimento, reduzindo a probabilidade de assoreamento desses rios. O resultado é, além da preservação dos organismos que vivem associados a esses corpos d’água, a manutenção de uma água de qualidade que pode chegar à casa do consumidor final, com um custo total de tratamento reduzido, com impactos claros na economia e na saúde das populações. Quando consideramos os sistemas socioecológicos, a presença de certas espécies vegetais pode também estar associada não apenas à alimentação humana, como a uma grande diversidade de práticas religiosas, principalmente de matriz indígena e africana, que possuem uma relação sacralizada de milênios com espécies vegetais, garantindo a manutenção da herança cultural desses povos. Manter essa vegetação requer a presença de polinizadores realizando o fluxo polínico e contribuindo para o ciclo reprodutivo dessas espécies.

 As mudanças necessárias para alcançar esses objetivos também perpassam por uma necessidade mais elementar, que consiste na criação de espaços formais e informais de educação, que possam despertar o interesse da sociedade e contribuam na formação de cidadãos críticos e conscientes do seu papel na sociedade. O ODS 4, educação de qualidade, está conectado com todos os demais objetivos, visto o papel basilar da educação em prol da ressignificação de valores e promoção de um ideal de sociedade que promova justiça social e crescimento econômico pautado em desenvolvimento sustentável, o que já incorpora as dimensões social e ambiental. A construção desse pensamento sistêmico deve partir de modelos de educação que estimulem o pensamento crítico e a visão holística dos sistemas socioecológicos, considerando as especificidades de contextos regionais, estimulando a ativa participação de estudantes na proposição de soluções para os problemas que envolvem a conservação dos polinizadores e o serviço de polinização. Por ter várias conexões com distintas áreas do conhecimento, os polinizadores e o serviço de polinização pode inspirar a criação de múltiplas situações de ensino e aprendizagem, que coloquem o(a) estudante em uma posição mais ativa na resolução de problemas reais da sociedade em que se insere.  Entre esses temas, encontramos o déficit de polinização em função do declínio de polinizadores; uso de agrotóxicos para controle de pragas e doenças; desmatamento, sob a alegação da ampliação das fronteiras agrícolas; prática da meliponicultura e transporte ilegal de espécies. Estes são alguns dos problemas socioambientais atuais que podem ser abordados em sala de aula, por meio de questões sociocientíficas (QSC), estimulando estudantes a se posicionarem diante de cenários controversos que envolvam posturas éticas, mudanças de comportamento e reflexões sobre consumo e produção sustentável (ODS 12).

Os polinizadores, principalmente as abelhas, também têm sido ao longo da história e em todo o mundo fontes de inspiração nas artes plásticas, no cinema, na literatura, na música, atividades que geram emprego e promovem a cultura (ODS 8 – trabalho decente e crescimento econômico).  Três abelhas, retratadas em vitrais, esculturas e pinturas nos museus de Roma, eram símbolo da família Barberini, do Papa Urbano VIII, dentre outros inúmeros exemplos. Mais recentemente conhecimentos tradicionais sobre abelhas foram tema de um belíssimo documentário indicado ao Oscar em 2020, Honeyland, que narra a história de uma caçadora de abelhas no leste europeu e sua relação harmoniosa com esses insetos.  Na literatura, um bom exemplo é  A vida secreta das abelhas, da escritora Sue Monk Kidd,  um livro que também foi adaptado para o cinema e conta  a história de uma adolescente que  desvenda mistérios sobre a sua vida por meio da prática da apicultura. A música popular brasileira também está recheada de exemplos, como As Abelhas, de Vinicius De Moraes e Luis Enrique Bacalov; Morena Tropicana, de Alceu Valença; Mel, de Caetano Veloso, dentre outras. 

Assim como as artes e a cultura, a Indústria, Inovação e infra-estrutura (ODS 9) também podem beneficiar-se dos polinizadores, como mostram alguns exemplos recentes. Na Expo Milão 2015, o design do pavilhão do Reino Unido, idealizado por  Wolfgang Buttress,  foi inspirado em uma colmeia, tendo sido batizada com esse nome. Na tecnologia robótica, pesquisadores da Universidade de Harvard estão desenvolvendo um projeto de um RoboBee, cujo objetivo é produzir um enxame de robôs voadores totalmente autônomo, inspirado nas abelhas, para aplicações como busca e salvamento, vigilância e polinização artificial.

Como vimos acima, os polinizadores silvestres e manejados, juntos, oferecem muitos benefícios para a humanidade e para o planeta. Ações de uso sustentável e conservação desses animais é uma via que os países podem seguir para alcançar objetivos e metas da Agenda 2030. Contudo, é necessário que essas ações sejam integradas, sistematizadas e traduzidas em políticas e diretrizes que visem, dentre outras: estabelecer padrões regulatórios mais rigorosos para liberação dos agrotóxicos; promover o manejo integrado de pragas que atacam os cultivos; regular e fiscalizar o transporte de polinizadores manejados, para evitar os prejuízos relacionados às espécies invasoras, como doenças e perda da variabilidade genética; incentivar o uso de práticas agrícolas de baixo impacto, amigáveis à biodiversidade, para ajudar os agricultores a se beneficiarem dos serviços ecossistêmicos ao invés  de agroquímicos; reconhecer a polinização como um insumo agrícola, relacionando-a  à produtividade dos cultivos; apoiar sistemas agrícolas diversificados; conservar e restaurar a “infraestrutura verde”, aumentando as chances de os polinizadores se moverem entre paisagens agrícolas e urbanas; desenvolver monitoramento de polinizadores e polinização de longo prazo; financiar pesquisas participativas para melhorar os rendimentos na agricultura orgânica, diversificada e ecologicamente intensificada, ou seja, uma agricultura pautada em práticas de manejo capazes de manter a biodiversidade e os serviços ecossistêmicos dentro das áreas produtivas. Essas ações exigem dos governos um esforço de pensar as políticas intersetoriais de forma integrada, promovendo sinergias de ações que perpassem por todos os eixos dos ODS. As grandes dimensões do desenvolvimento sustentável – econômica, social e ambiental – precisam ser pensadas de forma articulada, conforme agendas de curto, médio e longo prazo, buscando soluções para os problemas socioambientais de forma responsável e planejada, a partir de uma visão sistêmica dos sistemas socioecológicos. A conservação dos polinizadores e do serviço de polinização é um caminho que pode guiar a construção dessas agendas mais integradas.

Blandina Felipe Viana (Instituto de Biologia, IBUFBA)

Jeferson Gabriel Coutinho (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, IFBA)

Para saber mais:

BPBES/REBIPP (2019). Relatório temático sobre Polinização, Polinizadores e Produção de Alimentos no Brasil. Marina Wolowski; Kayna Agostini; André Rodrigo Rech; Isabela Galarda Varassin; Márcia Maués; Leandro Freitas; Liedson Tavares Carneiro; Raquel de Oliveira Bueno; Hélder Consolaro; Luisa Carvalheiro; Antônio Mauro Saraiva; Cláudia Inês da Silva. Maíra C. G. Padgurschi (Org.). 1ª edição, São Carlos, SP: Editora Cubo. 184 páginas. http://doi.org/10.4322/978-85-60064-83-0

CBD/COP/DEC/14/6 (2018). Decision Adopted by the Conference of the Parties to the Convention on Biological Diversity. https://www.cbd.int/doc/decisions/cop-14/cop-14-dec-06-en.pdf

DICKS LV, et al. (2016). Ten policies for pollinators. Science Science. 354, 14–15. http://doi.org/10.1126/science.aai9226

IPBES (2016). The assessment report of the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services on pollinators, pollination and food production. S.G. Potts, V. L. Imperatriz-Fonseca, and H. T. Ngo (eds). Secretariat of the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, Bonn, Germany. 552 pages. https://doi.org/10.5281/zenodo.3402856

Link para download de cartilhas, e outros materiais de divulgação cientifica, sobre polinização e polinizadores, em português: https://www.mma.gov.br/publicacoes/biodiversidade/category/57-polinizadores.html