terça-feira, 16 de setembro de 2008

Teoria da Evolução

A Teoria da Evolução é uma das teorias mais importantes alguma vez estabelecida. Que Darwin a tenha elaborado sem conhecimentos alguns de genética é para mim motivo de espanto. Que ela tenha sido aceite pela comunidade científica da época, com os naturais detractores e após extensos debates, é certo, é uma prova de que as melhores ideias prevalecem. Também elas sujeitadas às mesmas regras da evolução. A própria Teoria da Evolução evolui, e os evolucionistas nem sequer gostam que lhes chamem Darwinistas. Neo-Darwinismo é melhor. Mas Sintese Evolutiva Moderna é a denominação correcta. Inclui diversas areas cientificas. Mas começou tudo com Darwin...

Não se pense porém que Darwin desenvolveu a teoria absolutamente sozinho ou isoladamente. O mérito é praticamente todo dele, o que quero dizer com isto é que ideias sobre evolução já tinham sido expressas antes e durante a sua investigação. De facto a primeira apresentação da teoria é feita em autoria conjunta com Alfred Russel Wallance com quem Darwin trocou correspondência. As teorias de um e de outro evoluíram separadamente, mas Darwin ao aperceber-se que Wallance tinha chegado praticamente aonde ele chegou, compreendeu que tinha chegado a hora em que tinha de publicar (aconselhado por Lyell). No entanto não queria fazer nada de moralmente reprovável e com a ajuda de dois amigos optou-se por uma publicação conjunta. Darwin estava sob grande stress por causa de um filho doente e foram na realidade os seus amigos Lyell e Hooke, ambos cientistas, que organizaram uma breve apresentação a que nem Darwin nem Wallance foram. Darwin ficou depois pressionado para completar o livro “Sobre a origem das espécies”, onde finalmente fez uma apresentação exaustiva e detalhada da sua teoria. O livro foi um enorme sucesso de vendas pois era e é acessível a todos. Lyell e Hooke (sobretudo Hooke), foram também o apoio de Darwin enquanto desenvolvia as suas ideias e mais tarde, depois da publicação do livro, grandes defensores da Teoria da Evolução.

O que terá permitido a Darwin compreender como as espécies evoluíam foi o estudo exaustivo da biodiversidade, a que as suas viagens ajudaram, sem que isso o distraísse da ideia, que ele tinha, de haver uma origem comum. Percebeu como havia uma gradação lenta de espécie para espécie, com pequenas alterações a fazer a diferença. Alterações essas que estavam muitas vezes a um passo das observadas entre indivíduos da mesma população. A teoria de Malthus que dizia que a população humana ao ritmo de crescimento a que seguia iria morrer sem alimentação suficiente que a sustentasse foi o gatilho para desenvolver o tema da selecção natural. Quando os alimentos escassearem, terá pensado, os mais adaptados sobrevivem, e deixam descendência que se lhes assemelha. A generalização desta ideia a outros tipos de pressões e condições, (como selecção sexual, predação, resistência a doenças) servia como motor evolutivo. Factores como o isolamento geográfico que ele também tinha verificado, ajudavam a separar linhas evolutivas. Faltava no entanto explicar como surgia o leque de variantes de onde a natureza extraia os mais aptos. Ou seja, de onde tinha vindo uma variedade tão grande entre os indivíduos da mesma espécie que permitia ao longo do tempo dar origem a uma mesma espécie. Essa variação, como ele propôs, deve-se ao acaso, mas só com os conhecimentos trazidos pela genética é que o mecanismo se começou a compreender. Darwin morreu em 1882 e a experiência que mostrou que o DNA podia transportar informação genética realizou-se em 1928. Só em 1953 Watson e Crick apresentavam a estrutura de dupla hélice do DNA hoje em dia aceite. No entanto o coração da teoria estava completo.
A genética é de resto o grande suporte da teoria da evolução nos dias de hoje. A genética explica como a informação passa de geração em geração e como se podem dar pequenas alterações nessa transmissão (de genes) que dão origem a características novas: - as mutações. É o acumulo de mutações geração após geração que dá origem a diversidade e à evolução das espécies.

Quanto ao estudo do registo fóssil, a paleontologia, outra área que tem vindo a suportar a teoria de evolução desde o principio, o que se verifica desde sempre é que encontramos animais mais semelhantes aos actuais nos extractos geológicos mais recentes e animais cada vez mais diferentes dos actuais mas a convergirem para uma origem comum, nos extractos geológicos mais antigos. Repare-se que bastava encontrar um fóssil de cavalo num extracto geológico muito antigo do tempo dos dinossauros para toda a teoria colapsar. Tal nunca aconteceu. Por outro lado faz a previsão verificavel que com o passar do tempo se vão encontrando fosseis transicionais.

Apesar disto, nos dias de hoje ainda há muita polémica à volta da teoria da evolução. Sobretudo nos Estados Unidos o criacionismo aparece como sendo uma teoria científica alternativa. Num estudo recente, 2 em cada 8 professores admitiram ensinar ambas as teorias simultaneamente. 2 em cada 100 ensina apenas criacionismo ou “intelligent design”. No entanto o mesmo estudo mostra que são os professores com menos formação científica a dar estas teorias como alternativas à evolução. Os tribunais americanos já decretaram sem eficácia que criacionismo e “intelligent design” são religião e não devem ser ensinados nas aulas de ciências.

Os obstáculos apontados à teoria da evolução são de facto os pontos mais difíceis de explicar de uma maneira clara se nos ficarmos apenas pela teoria de Darwin, mas já não é tão dificil se pegarmos no corpo total dos conhecimentos cientificos relacionados com a evolução que temos nos dias de hoje. O primeiro é relacionado com aparentes saltos evolutivos (macro-evolução: como se passa de repteis para aves ou mamíferos - não passa, na realidade eles são produtos modernos da evolução e além disso o processo é gradual e muito lentamente com ocasionais acelerações aqui e ali) e com o aparecimento de órgãos altamente especializados como os olhos. Escolhi os olhos como exemplo porque já o vi usado na defesa do desenho inteligente e porque posso usar uma ajuda do livro do Richard Dawkins (O Relojoeiro cego) sobre este tema. Não nos é possível encontrar em registo fóssil os precursores primitivos dos olhos, pois são demasiado frágeis, e onde é impossível fazer uma análise funcional. Mas temos a sorte de na natureza encontrarmos o órgão visual em diversas fases da sua evolução. Na forma mais simples é apenas um detector de fotões capaz de perceber intermitências na incidência de luz. Provavelmente a primeira célula capaz de fazer isto protegeu os indivíduos onde surgiu da sombra de predadores. Existe em alguns seres unicelulares. Por muito rudimentar que fosse permitiu aos seres onde surgiu ter uma ligeira vantagem sobre os outros que não a tinham. Mecanismos para captar fotões há muitos na natureza e fora dela, graças à energia que estes transportam. O ciclo da água funciona com fotões. Os fotões aquecem e ionizam moléculas. E o Sol tem sido uma fonte inesgotável. Para continuar, não deverá ser então difícil perceber que pequenos acréscimos nesta qualidade, de visão rudimentar, sejam benéficos de geração em geração. Richard Dawkins vê mesmo a evolução como a competição entre genes. O melhor gene vai trazer uma vantagem ao grupo de genes a que se encontra ligado, depois ao cromossoma que o transporta e por fim ao individuo que o tem e portanto ter mais hipóteses de se replicar para uma geração seguinte.
O gene é a unidade mais simples que contem informação genética. Um cromossoma tem uma quantidade elevada deles. A reprodução implica a transmissão de pelo menos parte desses genes de geração em geração. Um gene que sofra uma mutação pode codificar uma característica que aumente o sucesso do seu portador. Mesmo que essa pequena vantagem seja limiar, se ela existir, com o tempo vai se manifestar. Por varias razões. É de esperar, no nosso exemplo, que esse indivíduo deixe descendência pelo menos tão numerosa como um indivíduo normal, sem essa vantagem. E neste ponto já temos mais de um indivíduo com essa mutação. Este grupo de indivíduos vai ser comparativamente mais bem adaptado que um grupo similar sem esse novo gene. Vai viver mais tempo, ser mais forte, e sobretudo, ter mais hipóteses de deixar por sua vez descendência. E aqui começamos a ver como este novo gene, consequência de uma mutação recente, vai lentamente ocupar o lugar do gene que estava antes no seu lugar. Aqui importa perceber bem o lentamente. Dos professores que ensinavam criacionismo como teoria científica verificou-se também que uma grande maioria acreditavam que a humanidade tinha surgido nos últimos 10.000 anos. Isso é muito pouco tempo. O fóssil mais antigo de um esqueleto humano tem cerca de 130.000 anos mas estudos com base em genética sugerem que esse valor poderá ser 200.000. Quem não conseguir sequer imaginar o que são 200.000 anos tem que fazer um esforço. A compreensão de números grandes é de facto essencial para compreender a Evolução, quer para imaginar populações a evoluir em vez de um organismo de cada vez como para compreender a escala de tempo em que as coisas avançam. Aqui o senso comum trabalha contra nós. A nossa visão das coisas é deturpada pela nossa curta longevidade. Adiante.
As mutações, e alterações na informação genética podem não ser apenas referentes a um único gene. Alterações ao nível cromossómico podem verificar-se. São as mutações cromossómicas como delecções, polyplidia, etc. E um cromossoma, tem uma quantidade muito grande de genes. Pensemos nas implicações… Estamos agora na posse de conhecimentos que nos permitem visualizar os seres vivos a evoluir ao longo das centenas de milénio. Sim, acho que deve ser essa a unidade temporal que devemos usar para este exercício mental. Por favor caro leitor, não se acanhe. Tente no entanto não colocar neste contexto a sua própria existência. Vai evitar conflitos internos.
Um outro ponto que falta abordar, são as mutações neutras, aquelas que não têm vantagem imediata. Essas, não causando grave prejuízo, vão igualmente acumular-se no longo prazo. Até eventualmente dar origem a um conjunto de mutações que são ou boas ou más. Muitas vezes ficam como apenas uma maneira diferente de "dizer" a mesma coisa. O que também é bom.

Sem querer, para já, prolongar ainda mais este assunto, queria apenas referir algumas aplicações surpreendentes do conjunto das teorias evolutivas actuais:
1 - Informática: e algoritmos genéticos, inteligência artificial, teoria dos jogos, etc, etc, etc. Toda a área fica debaixo da designação comum de Computação Evolutiva, que basicamente integra os conceitos da evolução no desenho de programas. Os princípios de diversidade, mutação e selecção são introduzidos no computador que, a seu tempo, trará soluções novas e não directamente programadas pelo homem. Não estranhar que uma área de estudo que aqui pertence seja a criatividade artificial. Será que um dia vamos por maquinas a desenharem-se a elas próprias com bases em programas evolutivos?
2 - Medicina: Modelo do desenvolvimento de tumores: A ideia que uma massa tumoral representa uma multiplicidade de células mais que uma entidade singular é antiga, e a variedade de formas das células que a constituem é reconhecida como característica de malignidade (pleomorfismo) também à muito tempo, o que é recente é a verificação que essas células correspondem de facto a vários perfiles genéticos. Ou seja, num tumor, existem células que são originadas de diferentes mutações, e com diferentes códigos genéticos. O modo como elas evadem as defesas do organismo (desde o ultrapassar do mecanismo de reparação do DNA) é Evolutivo. Só as células que escapam às defesas anti-cancro e se alimentam bem é que se dividem. Tal como na evolução das espécies tem de haver um acumular de mutações em várias fases para chegar ao cancro. Um exemplo um pouco mórbido mas que mostra a Evolução observável praticamente em tempo real. Estirpes bacterianas resistentes a antibióticos são outro exemplo de evolução em tempo real.
3 - Antropologia e geografia humana: Vou só referir um estudo publicado a semana passada em que mostrava como era possível através do DNA, colocar com uma margem de erro mínima, um individuo no seu país de origem. O estudo foi feito apenas com descendentes de europeus. Curiosamente o estudo não distinguia eficazmente entre nós e Espanhois, o que interpretei como significando que somos mais parecidos entre nós que outras populações europeias. Não sei se a minha interpretação é correcta, pode ter-se dado o caso de se terem escolhido acidentalmente parâmetros onde não havia diferença e que se poderiam ter escolhido outros onde a distinção seria obvia. De qualquer modo antes de dizerem mal de “nuestros hermanos” lembrem-se que se calhar eles são mesmo “nuestros hermanos”.
4- Genetica.
5- Sociologia; Cultura; Psicologia - Tive de vir acrescentar esta em pós scriptum! Os memes, como me esqueci dos memes! Os memes; mais pequena unidade funcional de uma ideia comportar-se-ão como os genes, sendo que os melhores memes vingam no coletivo da inteligencia humana. Um conjunto de complexo de genes, perdão memes forma um memeplexo. Uma religião será um exemplo. A teoria da Evolução será outro. Bastante virulento por sinal.

O outro ponto difícil de explicar é a origem da vida. Esta tudo bem, assim se formam as espécies, as familias, etc, mas como apareceram? Embora esteja por definição fora do ambito da teoria da evolução acaba por ser um problema algo relacionado. Por exemplo, uma hipótese que eu penso razoável é que a evolução precede a vida. De facto uma notícia publicada hoje na New Scientist fala justamente disso. Dois biólogos matemáticos de Harvard, Novak e Ohtsuki, desenharam um modelo onde a variedade de moléculas no chamado “caldo primordial” era tanta que deveria haver reacções químicas permanentemente a acontecer. Terão surgido entre as moléculas pré-bióticas algumas que participavam em reacções que davam origem a elas próprias: a replicação. As que se conseguiam replicar mais eficazmente e rapidamente acabariam por substituir todas as outras. São os conceitos Evolutivos aplicados na explicação do surgimento de moléculas complexas e complexos moleculares. Segundo este modelo o aparecimento finalmente de vida terá também levado ao desaparecimento das moléculas pré-vida que não tinham utilidade. Este modelo parece no entanto que não é muito útil para tentar perceber como seriam essas moléculas.

Para a constituição do já referido “caldo primordial” existem muitas hipóteses. Embora certamente ainda haja muito por descobrir nesta área, há indícios de que a ciência deverá estar no bom caminho. Moléculas orgânicas têm sido identificadas a aparecer espontaneamente em meios inorgânicos em laboratório, na natureza e até descobertas em análises de meteoritos. Há também quem defenda que a origem da vida foi fora da Terra mas isso para mim esta ainda fora do alcance da ciencia. Para ja parece-me incrivel. Existe no entanto algum consenso no sentido de que toda a vida sobre o nosso planeta tem uma origem comum. A primeira celula viva é a culpada de tudo. E ela surgiu, evolutivamente...

Existe mesmo a hipótese de que a formação do Universo possa ser explicada de forma evolutiva. De entre os vários universos possíveis só os mais estáveis evoluíram para albergar vida. Mas admito, se desenvolver este tema, isto vai cheirar a pseudociencia. Ainda não vi nenhum texto científico ou produzido por uma autoridade no assunto que sustentasse inequivocamente e literalmente a hipotese do inicio do paragrafo. Mas parece-me que andamos lá quase.
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