Um modelo criacionista pode explicar a origem das mitocôndrias?

"Fatia" de uma mitocôndria (Imagem gerada por IA - acervo de Easy-Peasy)

por Fazale Rana

23 de novembro de 2016

Alguns a chamaram de herege científica. Outros foram um pouco mais gentis, descrevendo-a como uma dissidente.

Lynn Margulis (1938–2011) ganhou sua reputação no final da década de 1960, quando propôs a hipótese do endossimbionte para a origem das células eucarióticas. Como as suas ideias sobre a evolução não estavam em conformidade com os princípios darwinianos, os biólogos evolucionistas rejeitaram sumariamente a sua ideia e depois ignoraram o seu trabalho durante algumas décadas. Ela foi finalmente vindicada, entretanto, à medida que a hipótese do endossimbionte gradualmente ganhou aceitação.

Hoje, a proposta de Margulis tornou-se uma ideia fundamental do paradigma evolutivo e é ensinada em cursos introdutórios de biologia no ensino médio e universitário. Essa exposição em sala de aula explica por que sou frequentemente questionado 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 a uma explicação evolutiva para a história e o design da vida.

No entanto, novos trabalhos realizados por bioquímicos da Universidade de Cambridge tornam possível explicar a origem das células eucarióticas a partir de uma perspectiva de modelo criacionista, fornecendo uma resposta à hipótese do endossimbionte. [1]

A Hipótese do Endossimbionte

De acordo com esta 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.)

Consequentemente, organelas, como as mitocôndrias, já foram endossimbiontes. Uma vez introduzidos na célula hospedeira, os endossimbiontes presumivelmente passaram a residir permanentemente no hospedeiro, com os endossimbiontes 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 através 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 tanto o maquinário para produzir as proteínas necessárias ao antigo endossimbionte quanto os processos necessários para transportar essas proteínas para o interior da organela.

Evidências para a Hipótese do Endossimbionte

A principal linha de evidência para a hipótese do endossimbionte é a semelhança entre organelas e bactérias. Por exemplo, as mitocôndrias – que se acredita serem descendentes de um grupo de α-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.

Há também evidências bioquímicas para a hipótese do endossimbionte. Os biólogos evolucionistas veem a existência do diminuto genoma mitocondrial como um vestígio da história evolutiva desta organela. Além disso, as semelhanças bioquímicas entre os genomas mitocondriais e bacterianos são tomadas como mais uma evidência da origem evolutiva destas organelas.

A presença do lipídio único denominado cardiolipina na membrana interna mitocondrial também serve como evidência para a hipótese do endossimbionte. A cardiolipina é um importante componente lipídico das membranas internas bacterianas, mas não é encontrada 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.

Uma Perspectiva do Modelo Criacionista sobre as Mitocôndrias

Então, como criacionista, como posso dar sentido às evidências da hipótese do endossimbionte?

Em vez de concentrar meus esforços na refutação da hipótese do endossimbionte, aqui adoto uma abordagem diferente. Afirmo que é racional ver as células eucarióticas como o trabalho de um Criador, com as semelhanças partilhadas entre mitocôndrias e bactérias refletindo um design comum em vez de uma descendência comum.

Contudo, para interpretar legitimamente as origens mitocondriais a partir de uma perspectiva de modelo de criação, deve haver uma razão para as semelhanças bioquímicas entre mitocôndrias e bactérias. Anteriormente, escrevi sobre descobertas que fornecem uma justificativa para o motivo pelo qual as mitocôndrias têm seus próprios genomas. (Veja a seção “Recursos” abaixo.) Graças aos avanços recentes na pesquisa, existe agora uma explicação para o motivo pelo qual as membranas internas mitocondriais abrigam cardiolipina.

Função da Cardiolipina

Estudos anteriores identificaram associações estreitas entre a cardiolipina e uma série de proteínas encontradas na membrana interna mitocondrial. Essas proteínas desempenham um papel na coleta de energia para uso da célula. Em comparação com outros componentes lipídicos encontrados na membrana interna, a cardiolipina parece associar-se preferencialmente a estas proteínas. As evidências indicam que a cardiolipina ajuda a estabilizar as estruturas destas proteínas e serve para organizar as proteínas em complexos funcionais maiores dentro da membrana. [2] Na verdade, vários estudos mostraram que defeitos no metabolismo da cardiolipina implicaram no aparecimento de vários distúrbios neuromusculares.

O trabalho dos investigadores da Universidade de Cambridge contribui para esta visão. Esses pesquisadores usaram simulações de computador para modelar as interações entre a cardiolipina e um complexo proteico denominado F₁-F₀ ATPase. Incorporado na membrana interna das mitocôndrias, este complexo é um motor rotativo biomolecular que produz o composto ATP – um material de armazenamento de energia que a maquinaria da célula utiliza para alimentar as suas operações.

Como outras proteínas encontradas na membrana interna, a cardiolipina forma uma estreita associação com a F₁-F₀ ATPase. Contudo, em vez de se ligar permanentemente à superfície do complexo proteico, a cardiolipina interage dinamicamente com este complexo proteico incorporado na membrana. Os investigadores pensam que essa associação dinâmica e a estrutura química invulgar da cardiolipina (que lhe confere a flexibilidade para interagir com uma superfície proteica) são críticas para o seu papel dentro da membrana interna mitocondrial. Acontece que a cardiolipina não apenas estabiliza o complexo F₁-F₀ ATPase (como faz com outras proteínas da membrana interna), mas também lubrifica o rotor da proteína, permitindo que ela gire no ambiente viscoso da membrana celular. Além disso, sua estrutura única ajuda a mover prótons através do motor F₁-F₀ ATPase, fornecendo a energia elétrica para operar esse motor bioquímico.

Resumindo: há uma justificativa bioquímica requintada para explicar por que a cardiolipina é encontrada nas membranas internas mitocondriais (e nas membranas bacterianas). À luz dessa nova visão, é razoável ver as semelhanças partilhadas entre estas organelas e bactérias como refletindo um design comum – o produto do trabalho manual do Criador. Como a maioria dos sistemas biológicos, essa organela parece ter sido projetada para um propósito.

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)
• “Biogênese de proteínas complexas faz alusão a design inteligente” por Fazale Rana (artigo - já publicado traduzido aqui no blog)
• “Arquétipo ou Ancestral? Sir Richard Owen e a defesa do design” por Fazale Rana (artigo - já publicado traduzido aqui no blog)
• “Nanodispositivos fazem uma declaração megascópica” por Fazale Rana (artigo)

Notas de Fim

1. Anna Duncan, Alan Robinson e John Walker, “Cardiolipin Binds Selectively but Transiently to Conserved Lysine Residues in the Rotor of Metazoan ATP Synthases”, Proceedings of the National Academy of Sciences USA 113 (agosto de 2016): 8687–92, doi:10.1073/pnas.1608396113.
2. Giuseppe Paradies et al., “Functional Role of Cardiolipin in Mitochondrial Bioenergetics”, Biochimica et Biophysica Acta — Bioenergetics 1837 (abril de 2014): 408–17, doi:10.1016/j.bbabio.2013.10.006.

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Traduzido de Can a Creation Model Explain the Origin of Mitochondria? (RTB)

Etiquetas:

endossimbiose - bioquímica - evolucionismo - evolução celular, dos seres unicelulares