Contingência histórica e a improbabilidade da evolução das proteínas (2 de 2)

Imagem gerada por IA (acervo de Lexica)

Leia também a Parte 1

por Fazale Rana

20 de julho de 2016

Algumas semanas atrás, Kathy Emmons da WORD FM em Pittsburg me entrevistou sobre a conexão entre a evolução humana e o tráfico humano. Durante a entrevista, ela me perguntou se preocupações teológicas ou científicas motivavam meu ceticismo em relação à evolução humana. Minha resposta foi: ambas.

Acho difícil conciliar a ideia da evolução humana com passagens do Antigo e do Novo Testamento que abordam as origens humanas. Mas também penso que existem problemas científicos significativos que confrontam o paradigma evolucionista. Um estudo recente realizado por cientistas das Universidades de Oregon e Chicago destaca um desses desafios científicos. [1]

Conforme descrito na postagem anterior, esses pesquisadores queriam desenvolver uma melhor compreensão do papel que os eventos históricos casuais desempenham nos processos evolutivos. Para fazer isso, eles reconstruíram o que acreditam ser o caminho evolutivo que levou ao surgimento da proteína receptora de glicocorticoide específica do cortisol, um componente-chave do sistema endócrino dos vertebrados. Com base na sua reconstrução, parece que sete alterações de aminoácidos transformaram a proteína receptora ancestral numa que se liga exclusivamente ao cortisol. Eles determinaram que duas das mudanças eram permissivas. Isto é, estas alterações não contribuem para a especificidade de ligação do receptor de glicocorticoides, mas devem ocorrer antes de ocorrer qualquer uma das alterações funcionais. Com base na sua análise, parece que as mudanças permissivas eram altamente improváveis, levando os investigadores a concluir que a contingência histórica desempenha um papel central nas transformações evolutivas.

Segundo os pesquisadores:

“Se a história evolutiva pudesse ser reproduzida a partir do ponto de partida ancestral, seria improvável que ocorresse o mesmo tipo de substituições permissivas. A transição para a forma e função atuais dos RG [receptores de glicocorticoides] provavelmente seria inacessível e quase certamente ocorreriam resultados diferentes. A sinalização específica do cortisol pode evoluir por um mecanismo diferente no RG (...) ou o sistema endócrino dos vertebrados de forma mais geral – seria substancialmente diferente.” [2]

Contingência Histórica

O conceito de contingência histórica é o tema do livro Wonderful Life (Vida Maravilhosa), do falecido Stephen Jay Gould. [3] De acordo com esta ideia, o processo evolutivo consiste numa extensa sequência de acontecimentos imprevisíveis e fortuitos. Para ajudar a esclarecer este conceito, Gould usou a metáfora de “repetir a fita da vida”. Se alguém apertasse o botão de retrocesso, apagasse a história da vida e depois deixasse a fita rodar novamente, os resultados seriam completamente diferentes a cada vez.

Gould imaginou a contingência histórica como resultante principalmente de eventos externos (como mudanças climáticas ou impactos de asteroides). Mas este último trabalho indica que a complexidade intrínseca das proteínas também contribui para a contingência histórica, devido à necessidade e baixa probabilidade de substituições permissivas de aminoácidos que suportam mudanças funcionais.

Quão Difundida é a Contingência Histórica?

A questão então é: até que ponto este resultado é amplamente aplicável? A equipe de investigação das Universidades de Oregon e Chicago expressou incerteza quanto a este ponto, mas outros estudos indicam que a contingência histórica deve desempenhar um papel proeminente na evolução molecular.

Por exemplo, a experiência de evolução a longo prazo conduzida pelo grupo de Richard Lenski na Michigan State University demonstrou que o surgimento do metabolismo do citrato em E. coli sob condições aeróbicas era historicamente contingente, baseado numa sequência de eventos moleculares fortuitos. (Para obter mais informações, consulte os artigos listados em “Recursos”.)

Usando simulações para monitorar a evolução de uma proteína chamada argT, pesquisadores da Universidade da Pensilvânia mostraram que as mutações genéticas selecionadas pelo processo evolutivo dependem de mutações anteriores e, com o tempo, torna-se cada vez mais difícil reverter as transformações mutacionais. [4] Em outras palavras, uma substituição de aminoácidos que ocorre hoje numa proteína e é aceita pelo processo evolutivo seria muito provavelmente prejudicial se ocorresse no passado (devido ao papel central que as substituições permissivas desempenham na história evolutiva). Consequentemente, esta mudança mutacional seria selecionada pelo processo evolutivo. Um dos pesquisadores envolvidos neste estudo, Joshua Plotkin, afirmou:

“Há intrinsecamente uma enorme quantidade de contingência na evolução. Quaisquer que sejam as mutações que venham primeiro, preparam o terreno para que outras mutações posteriores sejam permitidas. Na verdade, a história canaliza a evolução para um determinado caminho. A famosa fita da vida de Gould seria muito diferente se reproduzida, ainda mais diferente do que Gould poderia ter imaginado.” [5]

Uma Previsão Falhada do Paradigma Evolutivo

Dado que o processo evolutivo é historicamente contingente, parece improvável que os processos evolutivos conduzissem a resultados idênticos ou quase idênticos. Contudo, quando visto de um ponto de vista evolutivo, parece que os resultados evolutivos repetidos têm sido uma ocorrência comum ao longo da história da vida. Este fenômeno – designado por convergência – é generalizado. Os biólogos evolucionistas Simon Conway Morris e George McGhee apontam em seus respectivos livros Life's Solution (A Solução da Vida) e Convergent Evolution (Evolução Convergente), que resultados evolutivos idênticos são uma característica do reino biológico. [6] Os cientistas observam estes resultados repetidos a nível ecológico, do organismo, bioquímico e genético. Na verdade, no meu livro The Cell's Design (O Design da Célula), descrevo 100 exemplos de convergência no nível bioquímico.

Considero a ocorrência generalizada de convergência uma das previsões falhadas da evolução e, como disse a Kathy Emmons, uma razão justificável para ser cético em relação à afirmação de que os processos evolutivos podem explicar completamente a história, a diversidade e o design da vida.

Em uma próxima postagem no blog, explorarei mais detalhadamente o desafio que a convergência representa para o paradigma evolucionista.

Fique ligado… (ou configure seu toca-fitas para “gravar”.)

Recursos

•  The Cell's Design (O Design da Célula) (livro)
• “Experimento de evolução de longo prazo: Evidências do paradigma evolutivo? (1 de 2)” por Fazale Rana (artigo - já traduzido e publicado aqui no blog)
• “Experimento de evolução de longo prazo: Evidências do paradigma evolutivo? (2 de 2)” por Fazale Rana (artigo -  já traduzido e publicado aqui no blog)
• “Uma breve atualização sobre o experimento de evolução de longo prazo” por Fazale Rana (artigo -  já traduzido e publicado aqui no blog)

Notas de Fim

1. Michael Harms e Joseph Thornton, “Historical Contingency and Its Biophysical Basis in Glucocorticoid Receptor Evolution”, Nature 512 (agosto de 2014): 203–07, doi:10.1038/nature13410.
2. Ibid., 207.
3. Stephen Jay Gould, Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History (New York: W.W. Norton & Company, 1990).
4. Premal Shah, David McCandlish e Joshua Plotkin, “Contingency and Entrenchment in Protein Evolution under Purifying Selection”, Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 112 (junho de 2015): E3226–E3235, doi: 10.1073/pnas.1412933112.
5. University of Pennsylvania, “Evolution Is Unpredictable and Irreversible, Biologists Show,” ScienceDaily, 8 de junho de 2015, sciencedaily.com/releases/2015/06/150608213032.htm.
6. Simon Conway Morris, Life’s Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe (New York: Cambridge University Press, 2003); George McGhee, Convergent Evolution: Limited Forms Most Beautiful (Cambridge, MA: MIT Press, 2011).

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Traduzido de Historical Contingency and the Improbability of Protein Evolution, Part 2 (of 2) (RTB)

Etiquetas:

bioquímica - evolucionismo