O que Darwin Não Sabia Sobre a Evolução

A introdução de novas tecnologias revelou novos aspetos sobre a evolução, que eram desconhecidos à época de Darwin.Thursday, September 27, 2018

Por Simon Worrall

Até muito recentemente, os postulados fundamentais da teoria da evolução de Darwin, desde o funcionamento da hereditariedade à variação gradual das espécies, eram considerados como princípios estabelecidos e sólidos. Mas, tal como explica David Quammen, um escritor que colabora com a National Geographic, no seu novo livro The Tangled Tree, as recentes descobertas no campo da biologia humana nas últimas décadas levaram os cientistas a mudar radicalmente a história das origens da vida, com grandes implicações na nossa saúde e até mesmo na nossa própria natureza.

Quando a National Geographic conversou com o autor na sua casa em Montana, Quammen explicou como a descoberta de um terceiro domínio da vida mudou o nosso entendimento da evolução, como os chamados bichos do beijo podem transferir o ADN de uma espécie para outra e por que razão a ferramenta de edição genética CRISPR abre caminho a possibilidades muito interessantes, assim como levanta diversos desafios éticos.

O seu livro começa com uma imagem de Charles Darwin a desenhar um pequeno esboço num caderno de notas. Situe-nos nesse momento e explique-nos de que forma a imagem da árvore da vida se alterou ao longo dos séculos.

Darwin está em casa, após uma longa viagem a bordo do The Beagle. É um jovem a viver em Londres, que acredita que é possível que as espécies tenham evoluído ao longo do tempo. Mas falta-lhe uma teoria que sirva de suporte à sua convicção. Darwin desenha um pequeno esboço no seu caderno de notas B, um dos seus cadernos secretos sobre transmutações, e escrevinha na parte superior “Eu penso”.

A árvore da vida é uma imagem antiga, que remonta ao Livro do Apocalipse, mas a árvore desenhada por Darwin foi a primeira árvore da vida evolutiva. O meu livro fala sobre essa história, mas, mais importante ainda, fala sobre a forma como aquela imagem foi radicalmente revista, em consequência das descobertas que foram sendo feitas, com base na sequenciação do genoma, ao longo dos últimos 40 anos.

No seu livro, afirma que “nós, humanos, descendemos provavelmente de criaturas que, até recentemente há 40 anos, não sabíamos que existiam”. Apresente-nos as archaea.

As archaea são um terceiro domínio da vida, cuja existência era desconhecida até 1977. Eram um grupo de microrganismos que se pensava terem sido bactérias. Ao microscópio, estes microrganismos assemelhavam-se às bactérias, seres vivos microscópicos sem uma anatomia complexa. Mas, com a sequenciação do genoma, foi possível observar que estes organismos não só não são bactérias, como também são mais diferentes das bactérias do que nós, humanos, em termos de genoma.

O seu livro tanto fala sobre a ciência, como sobre os cientistas, e o biólogo Carl Woese, ao qual se refere como “um obstinado brilhante”, lança uma enorme sombra sobre a história. Explique-nos por que Woese é tão importante para esta história.

Woese foi um microbiólogo da Universidade de Illinois, em Urbana, em plena pradaria americana, que trabalhou no estrangeiro no final da década de 60 e no início dos anos 70. Woese estava particularmente interessado na história dos primórdios da vida na Terra, nomeadamente no princípio da vida celular e pré-celular, há cerca de 4 mil milhões de anos. Woese pensou: “Como é que eu posso aprender mais sobre este tema?”.

Woese decidiu que a melhor forma de o fazer seria aceder ao interior de células vivas, encontrar uma única molécula comum a todas as formas de vida, extrair essa molécula, sequenciar as suas letras genómicas e, posteriormente, recolher parágrafos dessas letras para um organismo e para outro, e compará-los para perceber se estavam relacionados e qual a distância evolutiva entre eles, e a forma como a vida tinha divergido ao longo de milhões de anos. Woese descobriu que alguns desses microrganismos que se assemelhavam a bactérias não eram efetivamente bactérias, mas, sim, archaea, o terceiro domínio da vida. Essa descoberta valeu-lhe a primeira página do New York Times a 3 de novembro de 1977.

O laboratório de investigação britânico em Porton Down tem estado recentemente no centro da atualidade noticiosa por causa do caso Skripal. Fale-nos sobre estas instalações ultrassecretas e o estranho caso do NCTC1.

Anteriormente tinha escrito um livro sobre doenças emergentes, como o ébola, e têm sido feitos muitos estudos a esse propósito em Porton Down. Depois descobri que este laboratório é também a casa da NCTC, uma biblioteca de micróbios liofilizados, que foram preservados ao longo do tempo, para fins clínicos e científicos. Nessa altura entendi que talvez fosse melhor dar uma vista de olhos a algumas bactérias.

Não é um lugar de fácil acesso, mas, após um pedido, fui recebido calorosamente e deram-me a conhecer alguns destes agentes microbianos preservados por liofilização, incluindo um chamado NCTC1. Esta designação deve-se ao facto de ter sido a primeira amostra a integrar a coleção: uma amostra de uma forma de bactéria patogénica, que está na origem de uma doença conhecida por shigella, que é, na verdade, uma espécie de disenteria. O organismo em particular denomina-se Shigella flexneri, e a amostra foi isolada a partir do corpo de um soldado britânico chamado Ernest Cable, que morreu de disenteria num hospital em França em 1915, durante a Primeira Guerra Mundial, à semelhança de tantos outros soldados.

Este espécime esteve armazenado em Porton Down até há cerca de uma década, quando foi retirada a ampola de uma amostra, aquecida e cultivada em laboratório, por uma equipa coordenada por Kate Baker, para analisar o seu genoma. E pasme-se! Uma das coisas que os cientistas descobriram relativamente a esta amostra de 1915 é que a bactéria já apresentava resistência à penicilina. Mas como é que isso era possível, se a penicilina ainda não tinha sido descoberta na altura?, interrogavam-se. O uso da penicilina contra bactérias patogénicas só foi descoberto no final da década de 1930, e o seu uso clínico só começou no início dos anos 40. Mas estávamos agora perante uma bactéria, que determinara a morte de um soldado britânico em 1915, e que já apresentava resistência à substância antibacteriana penicillium.

Um dos conceitos-chave que explora no livro é o da transferência horizontal de genes. Explique-nos, numa linguagem acessível para leigos, que fenómeno é este e o que são os bichos do beijo.

A transferência horizontal de genes é essencialmente uma hereditariedade lateral. É a passagem lateral de material genético de um ser vivo para outro ser vivo, de uma espécie para outra espécie. Pode até passar lateralmente de um reino da vida para outro reino, ultrapassando grandes barreiras. Pensava-se que tal não fosse possível. Quando li, pela primeira vez, algo sobre o tema em 2013, tive uma reação do género “Espera, o quê? Não! Isso não acontece! Isso é impossível!”.

Na verdade, os genes podem deslocar-se lateralmente, vencendo as fronteiras que separam um vasto número de espécies. Por exemplo, um gene resistente a um tipo de antibiótico numa forma de bactéria, como a Staphylococcus, pode deslocar-se lateralmente para outra forma de bactéria completamente diferente, como por exemplo uma Escherichia coli. Este fenómeno pode ocorrer não apenas nas bactérias, mas também nos animais, plantas e organismos superiores, geralmente em consequência de uma infeção ou do parasitismo.

Um exemplo é o transposão. Uma palavra grande e complicada. [ri] O que é um transposão? É um fragmento de ADN capaz de se mover da posição que ocupa no genoma de um ser vivo para outra posição no mesmo genoma. Mas os cientistas descobriram que este fenómeno também pode ocorrer de um ser vivo para outro ser vivo, e até mesmo de espécie para espécie.

Foi dado a um transposão o nome de invasores do espaço. É um longo fragmento de ADN que invade vários organismos diferentes. Este fragmento de ADN parece ser capaz de passar, por exemplo, de um réptil para um inseto, ou de um gambá para uma ratazana, por ação de um ser vivo que integra o chamado grupo bichos do beijo, um inseto que, ao sugar o sangue, também absorve parte deste transposão. Este transposão move-se então de uma espécie para outra e torna-se parte do genoma hereditário daquela nova espécie.

No cabeçalho de uma edição de 2009 da revista britânica New Scientist era possível ler-se “Darwin estava enganado”, tendo sido imediatamente aproveitada pelos criacionistas. Explique-nos esta problemática e de que forma a ciência da era moderna está a reescrever a ideia da seleção natural. 

A ciência não está a reescrever a ideia de seleção natural. Em vez disso, está a reescrever o nosso entendimento sobre a evolução, do qual a seleção natural se mantém ainda como uma parte muito importante. Existem duas fases na evolução clássica darwiniana. Primeiro, há a fase do aparecimento de variações de uma criatura para outra ou de uma população individual para outra. Pensava-se que tal acontecesse de forma progressiva, por etapas muito lentas, através de mutações no genoma. Uma vez admitidas essas variações entre os indivíduos, a seleção natural, a sobrevivência do mais apto, atua sobre essas mesmas variações.

O dado novo aqui e que levou a New Scientist a escrever aquele cabeçalho provocador e um tanto exagerado é que sabemos hoje que existe outra forma de variação muito importante. Não se trata apenas da mutação progressiva, mas também da transferência horizontal de genes, que move conjuntos de ADN inteiramente novos para o interior dos genomas.

Um dos axiomas dos tempos de Darwin, natura non facit saltus, que, fazendo uso da nossa excelente formação em latim [ri], significa que a natureza não salta etapas e que, por conseguinte, as coisas vão acontecendo progressivamente. Mas a transferência horizontal de genes revelou que, por vezes, a natureza tende, efetivamente, a saltar etapas, em que grandes extensões de ADN podem aparecer subitamente num indivíduo ou numa população, cabendo, posteriormente, à seleção natural fazer a parte que lhe compete. Isto pode ser um mecanismo muito importante na evolução de novas espécies.

A maioria das pessoas não tem noção da quantidade de bactérias que habita no intestino ou nas axilas de um ser humano. Fale-nos sobre o nosso microbioma e explique-nos a sua importância para a saúde humana.

Sabemos hoje, graças à sequenciação de genomas, que vastas populações de bactérias habitam no interior do nosso corpo. As pessoas tendem a associar a presença de bactérias à doença. De facto, existem várias centenas, senão milhares, de diferentes tipos de bactérias que habitam, de forma benigna, no interior do nosso intestino, axilas, orelhas, narizes, poros ou na nossa pele. Tal é conhecido por microbioma humano. É o ecossistema de organismos microscópicos, sobretudo bactérias, que se alimentam e vivem no nosso corpo. A manutenção desse ecossistema microbiano é essencial à saúde humana, sendo essa uma das razões pelas quais a toma excessiva de antibióticos pode ser perniciosa. A maioria dos antibióticos tende a ser de largo espectro.  Quando tomamos um antibiótico para eliminar determinada bactéria, que pode estar na origem de uma dor de garganta, esse antibiótico também irá eliminar outras bactérias, muitas delas benéficas ou até mesmo necessárias à nossa saúde e ao equilíbrio microbiano no interior do nosso corpo.

No seu livro, pergunta quais as implicações que estas descobertas trazem para a noção de identidade humana. Qual é a resposta, David?

Sabemos hoje que nós, humanos, juntamente com a maioria dos seres vivos, somos composições de outros seres vivos. Composições essas que não se limitam apenas ao microbioma, que habita nos nossos estômagos e intestinos, mas que se estendem também aos seres vivos que, ao longo do tempo, se introduziram nas nossas próprias células. Cada célula no corpo humano contém, por exemplo, pequenos mecanismos que ajudam a armazenar energia, que se denominam mitocôndrias. Sabemos hoje que essas mitocôndrias descendem de bactérias capturadas, que infetaram ou foram engolidas pelas células, que evoluíram para células complexas de todos os animais e plantas. De igual modo, oito por cento do genoma humano, sabemos hoje, é ADN viral, que se introduziu na nossa linhagem, por via de um processo infecioso, nos últimos 100 milhões de anos ou mais. Parte desse ADN viral comporta-se ainda como genes que são importantes para a vida e reprodução humanas.

Termina o seu livro no presente, com o advento da tecnologia CRISPR, uma ferramenta simples de edição genética. Fale-nos sobre esta ferramenta e de que forma está a revolucionar a biologia e a genética.

CRISPR é um acrónimo para uma ferramenta de edição genética, que é pouco onerosa, mas potente, tendo sido descoberta nos últimos 10 a 15 anos. Com esta técnica, os cientistas podem editar genomas, eliminar mutações ou introduzir secções de genes novos. Esta tecnologia promete um vasto conjunto de possibilidades clínicas extraordinárias e uma série de escolhas morais e socais verdadeiramente inquietantes.

Será maravilhoso, se os cientistas puderem corrigir uma anomalia genética num óvulo humano fecundado e evitar que uma criança possa vir a ter uma doença congénita, através da edição do seu genoma. Mas qual é o limite? Chegaremos ao ponto em que as pessoas abastadas poderão personalizar as suas crianças, editando os seus genomas para que sejam mais inteligentes ou fortes? Estas são proposições éticas realmente difíceis, para não dizer pior. Por isso, adivinha-se um grande debate em torno da tecnologia CRISPR ao longo dos próximos anos.

Mas isto é algo que sempre existiu na natureza. Os micróbios usavam a técnica de edição genética para se protegerem a si mesmos e editar os seus próprios genomas, antes mesmo da tecnologia CRISPR ter sido descoberta e usada em laboratório por algumas mentes humanas realmente brilhantes. [ri]

Esta entrevista foi editada por motivos de extensão e clareza.

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com.

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