O paradigma evolutivo carece de explicação para a origem das mitocôndrias e das células eucarióticas

Célula eucariótica (Mediran em Wikimedia Commons - CC BY-SA 3.0)

por Fazale Rana

3 de outubro de 2017

Você carregou a cruz

Da minha vergonha

Oh, minha vergonha

Você sabe que eu acredito

Mas ainda não encontrei

O que procuro

— Adam Clayton, Dave Evans, Larry Mullen, Paul David Hewson, Victor Reina

Uma das minhas músicas favoritas do U2 é “I Still Haven't Found What I'm Looking For”. Para mim, é um lembrete de que, por causa de Cristo, minha vida tem significado, propósito e senso de destino. Ainda assim, nunca descobrirei a realização final neste mundo, não importa o quanto eu procure, mas no mundo vindouro – o novo céu e a nova terra.

Embora a sua busca seja científica e não religiosa, muitos cientistas também não conseguiram encontrar o que procuravam. Os físicos estão em busca da Teoria de Tudo – uma Grande Teoria Unificada (GTU) que possa explicar tudo na física. No entanto, essa GTU lhes escapa.

Por outro lado, os cientistas da vida parecem tê-la encontrado. Eles afirmam ter descoberto a GTU da biologia: a teoria da evolução. Muitos biólogos afirmam que os mecanismos evolutivos podem explicar plenamente a origem, a história e o design da vida. E eles ficam felizes em cantar sobre sua descoberta sempre que podem.

Contudo, apesar dessa afirmação, o paradigma evolucionista parece surgir repetidamente quando se trata de explicar eventos-chave na história da vida. E esta falha serve de base para o meu ceticismo em relação ao paradigma evolucionista.

Atualmente, os biólogos evolucionistas carecem de explicações para as principais transições na história da vida, incluindo

• origem da vida,
• origem das células eucarióticas,
• origem da reprodução sexuada,
• origem dos planos corporais,
• origem da consciência,
• e a origem do excepcionalismo humano.

Para ser exato, os biólogos evolucionistas propuseram modelos para explicar cada uma destas transições, mas os modelos falham consistentemente, como ilustra um recente artigo de revisão publicado por dois proeminentes biólogos evolucionistas da Academia Húngara de Ciências. [1] Neste artigo, estes investigadores salientam a insuficiência da hipótese do endossimbionte – o principal modelo evolutivo para a origem das células eucarióticas – para explicar a origem das mitocôndrias e, portanto, da eucariogênese.

A Hipótese do Endossimbionte

Lynn Margulis (1938–2011) levou adiante a hipótese do endossimbionte para a origem das células eucarióticas na década de 1960, com base nas ideias do botânico russo Konstantin Mereschkowski. Ministrado em cursos introdutórios de biologia do ensino médio e superior, o trabalho de Margulis tornou-se uma ideia fundamental do paradigma e evolutivo. Essa exposição em sala de aula explica por que os alunos muitas vezes me perguntam sobre a hipótese do endossimbionte quando falo em campi universitários. Muitos estudantes do primeiro ano de biologia e cientistas profissionais consideram a evidência desta ideia convincente e, consequentemente, veem-na como um amplo apoio para uma explicação evolutiva para a história e o design da vida.

De acordo com a hipótese, as células complexas originaram-se quando relações simbióticas se formaram entre micróbios unicelulares após células bacterianas e/ou arqueais de vida livre terem sido engolfadas por um micróbio “hospedeiro”. (As células ingeridas que fixam residência permanente em outras células são chamadas de endossimbiontes.)

Presumivelmente, organelas como as mitocôndrias já foram endossimbiontes. Uma vez engolfados, os endossimbiontes passaram a residir permanentemente no hospedeiro, com o endossimbionte crescendo e se dividindo dentro do hospedeiro. Com o tempo, os endossimbiontes e o hospedeiro tornaram-se mutuamente interdependentes, com os endossimbiontes proporcionando um benefício metabólico para a célula hospedeira. Os endossimbiontes evoluíram gradualmente para organelas por meio de um processo conhecido como redução do genoma. Esta redução ocorreu quando os genes dos genomas dos endossimbiontes foram transferidos para o genoma do organismo hospedeiro. Finalmente, a célula hospedeira desenvolveu o maquinário para produzir as proteínas necessárias ao antigo endossimbionte e processos para transportar essas proteínas para o interior da organela.

Evidências para a Hipótese do Endossimbionte

A semelhança entre organelas e bactérias serve como principal linha de evidência para a hipótese do endossimbionte. Por exemplo, as mitocôndrias – que se acredita serem descendentes de um grupo de alfa-proteobactérias – têm aproximadamente o mesmo tamanho e formato de uma bactéria típica e têm uma estrutura de membrana dupla como as células gram-negativas. Essas organelas também se dividem de uma forma que lembra as células bacterianas.

Evidências bioquímicas também existem para a hipótese do endossimbionte. Os biólogos evolucionistas veem a presença do diminuto genoma mitocondrial como um vestígio da história evolutiva desta organela. Eles veem as semelhanças bioquímicas entre os genomas mitocondriais e bacterianos como mais uma evidência da origem evolutiva dessas organelas.

A presença do lipídio único, cardiolipina, na membrana interna mitocondrial também serve como evidência para a hipótese do endossimbionte. Este importante componente lipídico das membranas internas bacterianas não é encontrado nas membranas das células eucarióticas – exceto nas membranas internas das mitocôndrias. Na verdade, os bioquímicos consideram-no uma assinatura lipídica das mitocôndrias e um vestígio da história evolutiva desta organela. [2]

A Hipótese do Endossimbionte Explica com Sucesso a Origem das Mitocôndrias?

Apesar da evidência aparentemente convincente para a hipótese do endossimbionte, os biólogos evolucionistas carecem de uma explicação genuína para a origem das mitocôndrias e, num contexto mais amplo, para a origem das células eucarióticas. Na sua revisão crítica recentemente publicada, Zachar e Szathmary salientam que os biólogos evolucionistas propuseram mais de vinte cenários evolutivos diferentes para as origens mitocondriais que se enquadram na hipótese do endossimbionte. Destes, identificam oito que são razoáveis, deixando de lado os demais. Ainda assim, estas oito hipóteses não conseguem explicar totalmente a origem das mitocôndrias. Os biólogos húngaros delinearam doze questões que qualquer modelo de endossimbiogênese bem-sucedido deve responder. Por sua vez, demonstram que nenhum destes modelos responde a todas as questões. Ao fazer isso, os dois pesquisadores pedem uma nova teoria.

No resumo do artigo, os autores afirmam: “A origem das mitocôndrias é um problema evolutivo único e difícil, embutido na origem dos eucariontes (...) As teorias contendentes divergem amplamente sobre os parceiros ancestrais, as condições iniciais e o desenrolar dos acontecimentos. Existem muitas questões em aberto, mas não há exame comparativo de hipóteses. Especificamos doze questões sobre os fatos observáveis e os processos ocultos que levam ao estabelecimento do endossimbionte que uma hipótese válida deve abordar. Não existe uma teoria única capaz de responder a todas as questões.” [3]

O espaço não me permite discutir cada uma das questões colocadas pela dupla de biólogos. Ainda assim, gostaria de chamar a atenção para alguns problemas enfrentados pela hipótese do endossimbionte, destacados na sua revisão crítica.

Falta de intermediários de transição. Os biólogos ainda não descobriram quaisquer organismos unicelulares que representem intermediários de transição entre células procariontes e eucarióticas. (Existem alguns eucariontes que não possuem mitocôndrias, mas parecem ter perdido essas organelas.) Todas as células complexas apresentam as características tipicas dos eucarióticos. Em outras palavras, parece que as células eucarióticas surgiram num curto período de tempo, sem quaisquer formas de transição. Na verdade, alguns biólogos chamam a transição de big bang eucariótico.

Natureza quimérica das células eucarióticas. As células eucarióticas possuem uma combinação incomum de características. Seus sistemas de processamento de informações se assemelham aos das arqueias, mas suas membranas e metabolismo energético são semelhantes aos das bactérias. Não existe nenhum cenário evolutivo plausível para explicar esta mistura de características. Seria necessário que o hospedeiro arqueia substituísse as suas membranas, mantendo todos os seus genes de processamento de informação. Os biólogos evolucionistas não conhecem nenhum caso em que este tipo de transição tenha ocorrido, nem sabem como poderia ter ocorrido.

Ausência de Bioenergética de Membrana no Hospedeiro. Todos os organismos procarióticos dependem de sua membrana plasmática para produzir energia. Se as células eucarióticas emergiram através da endossimbiogênese, então as membranas plasmáticas das células eucarióticas deveriam possuir vestígios dessa função passada. Entretanto, as membranas plasmáticas das células eucarióticas não apresentam vestígios desta característica bioquímica essencial.

Mecanismo de Inclusão. A maneira mais plausível de o endossimbionte ser absorvido pela célula hospedeira é através de um processo denominado fagocitose. Mas por que a célula engolida não seria digerida pelo hospedeiro? Como o endossimbionte escapou da destruição? E, se de alguma forma sobreviveu, por que é que as mitocôndrias não possuem um sistema de membrana tripla, com a membrana mais externa derivada do fagossoma?

Vantagem Seletiva Antecipada. Uma vez dentro do hospedeiro, por que o endossimbionte simplesmente não se reproduziu, invadindo a célula hospedeira? Qual seria o benefício para a célula hospedeira abrigar inicialmente o endossimbionte? Atualmente, os biólogos evolucionistas não têm respostas para questões preocupantes como estas.

Os desafios delineados pelos biólogos húngaros não são os únicos enfrentados pelos modelos evolutivos de endossimbiogênese. Como discuto em um artigo anterior, a biogênese das proteínas mitocondriais representa outro problema difícil para a hipótese do endossimbionte.

Os autores da revisão crítica resumem desta forma: “A integração das mitocôndrias foi uma transição importante e difícil. Isso coloca enigmas tão complicados que novas teorias ainda são geradas 100 anos desde que a endossimbiogênese foi proposta pela primeira vez por Konstantin Mereschkowsky e 50 anos desde que Lynn Margulis consolidou a origem endossimbiótica das mitocôndrias na biologia evolutiva (...) Seria de esperar que, a esta altura, houvesse um consenso sobre a transição, mas longe disso, mesmo os pontos mais fundamentais ainda são debatidos.” [4]

Embora os biólogos evolucionistas afirmem ter a história da vida toda esclarecida, na realidade, eles são como a maioria de nós: ainda não encontraram o que procuravam.

Recursos

• “Por que as mitocôndrias possuem DNA?” por Fazale Rana (artigo - já publicado traduzido aqui no blog)
• “Genomas mitocondriais: evidências de evolução ou de criação?” por Fazale Rana (artigo - já publicado traduzido aqui no blog)
• “Um modelo criacionista pode explicar a origem das mitocôndrias?” por Fazale Rana (artigo - já publicado traduzido aqui no blog)
• “Biogênese de proteínas complexas faz alusão a design inteligente” por Fazale Rana (artigo - já publicado traduzido aqui no blog)
• “Big Bangs da Biologia” por Fazale Rana (artigo - já publicado traduzido aqui no blog)

Notas de Fim

1. István Zachar e Eörs Szathmáry, “Breath-Giving Cooperation: Critical Review of Origin of Mitochondria Hypotheses”, Biology Direct 12 (14 de agosto de  2017): 19, doi:10.1186/s13062-017-0190-5.
2. Em postagens anteriores (aqui, aqui e aqui), explico a justificativa para o DNA mitocondrial e a presença de cardiolipina na membrana mitocondrial interna a partir de um modelo de criação/ponto de vista de design inteligente e, ao fazê-lo, demonstro que as duas características bioquímicas não são explicados exclusivamente pela hipótese do endossimbionte.
3. Zachar e Szathmáry, “Breath-Giving Cooperation”.
4. Zachar e Szathmáry, “Breath-Giving Cooperation”.

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Traduzido de Evolutionary Paradigm Lacks Explanation for Origin of Mitochondria and Eukaryotic Cells (RTB)

Etiquetas:

evolucionismo - origem da vida - endossimbiose