A evolução das bactérias que consomem cafeína estimula a defesa da evolução biológica?

Imagem gerada por IA (acervo de Lexica)

por Fazale Rana

6 de julho de 2011

Mesmo que eu não seja um bebedor de café. . .

de vez em quando me pego cantando o famoso jingle do Folgers Coffee: “A melhor parte de acordar é o Folgers na sua xícara!”

Bem, parece que algumas bactérias levaram esses anúncios a sério. Um pesquisador da Universidade de Iowa descobriu uma cepa de bactéria chamada Pseudomonas putida CBB5 que parece ter desenvolvido a capacidade de sobreviver à base de cafeína. [1] Esta cepa possui três enzimas – chamadas N-desmetilases – que removem os três grupos metila da cafeína (ver Figura 1). O produto resultante é então convertido em xantina, um metabólito comum encontrado em todos os organismos. Uma vez formado este composto, ele pode ser posteriormente decomposto usando as vias metabólicas existentes.

Figura 1: Estrutura química da cafeína (Wikipedia via Reasons to Believe)

Como os humanos fizeram uso generalizado da cafeína, este estimulante “vazou” para o meio ambiente como um “poluente”. A cafeína é composta de carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio, quatro elementos que todas as formas de vida precisam para sobreviver. Dada a abundância de cafeína no meio ambiente, não é surpreendente que P. putida tenha adquirido a capacidade de utilizar a cafeína como fonte alimentar.

Para muitas pessoas, descobertas como esta convencem-nas de que a evolução biológica deve ser um fato. Afinal, ver é crer, e estamos observando a evolução acontecendo bem diante dos nossos olhos.

Mas será que as evidências da evolução de novas atividades metabólicas nas bactérias são evidências da evolução biológica? Uma compreensão cuidadosa dos vários significados associados ao termo evolução, bem como uma visão da natureza das mudanças evolutivas que ocorrem em P. putida ajudam a resolver esta questão.

A Ambiguidade da Evolução Biológica

O termo “evolução” pode assumir vários significados. Cada um reflete um tipo diferente de transformação biológica (ou transformação presumida).

É verdade que os organismos podem mudar à medida que o seu ambiente muda. Isso ocorre por meio de mutações no material genético. Em raras circunstâncias, estas mutações podem criar novas características bioquímicas e biológicas. Se estas novas características conferirem ao organismo uma maior capacidade de sobrevivência, este se reproduzirá de forma mais eficaz do que os organismos que não possuem essa característica. Com o tempo, essa nova característica se consolidará na população, causando uma transformação na espécie.

Os biólogos evolucionistas propuseram que as mudanças biológicas podem ocorrer em três níveis distintos. A primeira é chamada de microevolução. Isto envolve variação evolutiva dentro de uma espécie em resposta a pressões de seleção e deriva genética. Os exemplos incluem as mudanças na cor das asas observadas na mariposa salpicada.

O segundo nível de mudança evolutiva é a especiação. Neste caso, uma espécie evolui para dar origem a uma espécie irmã intimamente relacionada. Um exemplo bem conhecido são os tentilhões das Ilhas Galápagos que evoluíram a partir de uma espécie ancestral. As espécies primitivas de tentilhões chegaram às ilhas e depois se diversificaram em espécies estreitamente relacionadas que variam em tamanho e formato do bico em resposta aos diferentes nichos ecológicos nas diferentes ilhas.

Os biólogos evolucionistas e a maioria dos criacionistas concordam que existe uma abundância de evidências de mudanças microevolutivas e especiação. A evolução biológica nestes dois níveis é um fato e é, em grande parte, incontroversa.

A controvérsia centra-se, em grande parte, na macroevolução, modificações evolutivas com potencial criativo para gerar mudanças biológicas em larga escala. Os biólogos evolucionistas argumentam que, ao longo de vastos períodos de tempo, os processos que geram mudanças microevolutivas e especiação podem produzir grandes transformações (como as baleias a partir de uma criatura semelhante a um guaxinim ou as aves a partir dos dinossauros).

Os criacionistas e alguns proponentes do Design Inteligente discordam. Incluo-me entre aqueles que são céticos em relação à macroevolução. Defendo que os organismos têm a capacidade de se adaptarem a ambientes em mudança e a outras pressões seletivas, mas não podem evoluir de forma dramática. Em outras palavras, um Criador deve ser responsável pela origem e história da vida e que os sistemas biológicos e bioquímicos devem ser concebidos de forma inteligente.

Existe outro tipo de evolução biológica que não se enquadra em nenhuma destas três categorias: a saber, a evolução microbiana. Esses tipos de transformações envolvem mudanças em vírus, bactérias, arqueias e eucariotos unicelulares. Essas alterações incluem a aquisição de resistência aos antibióticos nas bactérias, a capacidade dos vírus de passarem de um hospedeiro para outro (por exemplo, SARS e HIV) e o surgimento de cepas dos parasitas da malária resistentes aos medicamentos.

A evolução microbiana também inclui a transferência horizontal de genes entre micróbios, o que explica a evolução de bactérias patogênicas a partir de cepas não patogênicas como E. coli O157:H7. Não considero a evolução microbiana particularmente controversa. Existe uma preponderância de evidências para isso. Num certo sentido, não é surpreendente que – dados os tamanhos populacionais extremamente grandes e a capacidade de absorver grandes pedaços de DNA do seu ambiente e incorporá-los nos seus genomas – micróbios e vírus unicelulares possam evoluir.

A evolução da capacidade de consumo de cafeína da P. putida representa outro exemplo de evolução microbiana. Nesse aspecto, não é nada notável.

Também não é extraordinário, dado que a atividade da N-desmetilase foi relatada em várias bactérias. Muito provavelmente já existia em P. putida e, por meio de alterações microevolutivas, as N-desmetilases adaptaram-se para remover grupos metila da cafeína.

Vale ressaltar também que a cafeína é um produto natural produzido pelas plantas como repelente de insetos. Tal como acontece com os humanos, a cafeína estimula o sistema nervoso dos insetos. Mas, ao contrário dos humanos, a estimulação da cafeína leva à morte dos insetos. (Assista ao vídeo abaixo para obter uma descrição de como a cafeína estimula o sistema nervoso.)

Em outras palavras, a cafeína já estava presente muito antes de os humanos começarem a “poluir” o ambiente com cafeína. Pode até ser que P. putida já tenha acordado para isso muito antes de os humanos descobrirem os benefícios matinais de uma xícara de café.

Para uma discussão detalhada desta descoberta, ouça a edição de 26 de maio do Science News Flash. {O link para o podcast não está funcionando. Por isso, foi omitido aqui, nesta versão traduzida.}

Notas de Fim

1. Ryan Summers, “A New Caffeine-Eating Bacterium Could Find Several Industrial Uses, Including Production of Green Chemicals and Cheaper Drugs”, American Society of Microbiology Meeting, 21–24 de maio de 2011, New Orleans, LA.

________________________

Traduzido de Does the Evolution of Caffeine-Eating Bacteria Stimulate the Case for Biological Evolution? (RTB)

Etiquetas:

evolucionismo