Resposta a Swamidass: ratos, camundongos e relógios moleculares discrepantes

Download PDF
Tempo de leitura: 20 min
Ilustração: Alexas_Fotos, via Pixabay.

Por Evolution News

Um post anterior respondeu à revisão do capítulo 15 de Theistic Evolution: A Scientific, Philosophical and Theological Critique do biólogo Joshua Swamidass. O Dr. Swamidass pergunta: Se ratos e camundongos compartilham um ancestral comum, e genomas humanos e de chimpanzés são dez vezes mais semelhantes que genomas de ratos e camundongos, então não se deve presumir que humanos e chimpanzés também compartilham um ancestral comum? Como ele escreveu em um post de 2016:

“Por que é difícil acreditar que os chimpanzés e os humanos estejam relacionados (com menos de 1,5% de códons diferentes), quando aceitamos prontamente que camundongos e ratos estão relacionados (com mais de 15% de códons diferentes)?”

Mas seu caso de ancestralidade comum na revisão Themelios é mais sofisticado. Aqui está:

“Existem dez vezes menos diferenças entre humanos e genomas de chimpanzés do que entre genomas de camundongos e ratos (por exemplo, veja o Consórcio de Seqüenciamento e Análise de Chimpanzés,“Initial Sequence of the Chimpanzee Genome and Comparison with the Human Genome,” Nature 437 [2005]: 69). Mesmo com medidas diferentes, ratos e camundongos são muito mais diferentes que chimpanzés e humanos. Por quê? Humanos e chimpanzés mutam mais lentamente e divergiram mais recentemente. Da mesma forma, os cromossomos Yde  humanos e chimpanzés são mais diferentes que o restante do genoma. Por quê? Pela mesma razão; Os cromossomos Y sofrem mutações mais rapidamente que o restante do genoma. Notavelmente, o aumento da divergência dos cromossomos Y é apresentado como evidência contra a descendência comum, ao invés do que é: evidência clara e quantitativa para descendência comum. Não é só que os humanos são semelhantes aos chimpanzés, o padrão de similaridade e diferenças é prontamente explicado pela matemática empiricamente verificável da ciência evolucionária.”

Como observado no post anterior, o Capítulo 15 não argumenta que, como o cromossomo Y dos seres humanos e dos chimpanzés é altamente dissimilar, a descendência comum é errada. Em vez disso, o argumento é que as diferenças genéticas globais entre humanos e chimpanzés são maiores do que é comumente afirmado (na verdade, as diferenças são maiores do que Swamidass afirma), e se mesmo um traço benéfico diferente exigir que algumas mutações coordenadas ocorram, o mecanismo evolucionário padrão de mutação aleatória e seleção natural não funcionará.

O que exatamente Swamidass está dizendo na passagem acima? Não está totalmente claro, mas ele parece estar confiando nos relógios moleculares como uma explicação do motivo pelo qual chimpanzés e humanos são geneticamente mais semelhantes que ratos e camundongos.

Um conceito relativamente simples

Relógios moleculares são um conceito relativamente simples. Os biólogos evolucionistas presumem primeiro que a ancestralidade comum está correta, e então eles assumem que genes e genomas mudam, em média, a taxas específicas. Diferentes clados podem evoluir em taxas ligeiramente diferentes, mas o princípio básico é que quanto maiores as diferenças entre dois genes ou genomas, mais tempo se passou desde que eles compartilharam um ancestral comum.

Como Ann Gauger discutiu recentemente, os dados genéticos indicam que os humanos e chimpanzés são provavelmente 10 a 15 vezes mais semelhantes geneticamente do que ratos e camundongos, dependendo de como você calcula. Por si só, essa estatística não tem implicação profunda para os méritos de ancestralidade comum. No entanto, se assumirmos ancestralidade comum, então, sob o modelo de relógio molecular, isso muito provavelmente indicaria que os humanos e chimpanzés divergiram mais recentemente do que ratos e camundongos. Por outro lado, se tivesse sido observado que os genomas humanos e de chimpanzés são muito mais diferentes que os genomas de ratos e camundongos, então os relógios moleculares poderiam sugerir que ratos e camundongos divergiram mais recentemente do que humanos e chimpanzés. Não há nada de surpreendente aqui.

Swamidass parece pensar que os cálculos do tipo relógio molecular têm um grande valor explicativo. Uma vez que ele afirma, “o padrão de similaridade e diferenças é prontamente explicado pela matemática empiricamente verificável da ciência evolutiva”.  Mas basicamente, tudo o que ele fez foi observar que ratos e camundongos são geneticamente mais distantes do que humanos e chimpanzés e, portanto, devem ter divergido mais distante no passado. Mas as conclusões baseadas em relógios moleculares são realmente tão convincentes?

Um modelo convincente?

Neste contexto, relógios moleculares não necessariamente prevêem qualquer resultado em particular. As datas de divergência que produzem são calculadas com base no pressuposto de que as mutações ocorrem a taxas constantes específicas entre genomas dentro de clados particulares. Stephen Meyer explica como os relógios moleculares funcionam em Darwin’s Doubt:

“Estudos de relógio molecular também assumem que a extensão em que as seqüências diferem em genes similares em dois ou mais animais reflete a quantidade de tempo que passou desde que esses animais começaram a evoluir de um ancestral comum. Uma pequena diferença significa pouco tempo; uma grande diferença, muito tempo. Para determinar exatamente o quão curto ou longo, esses estudos estimam a taxa de mutação analisando genes em duas espécies ou táxons que supostamente evoluíram de um ancestral cuja presença no registro fóssil pode ser discernida e datada com precisão. Por exemplo, muitos estudos de relógio molecular de pássaros e mamíferos são calibrados com base na idade de um réptil inicial considerado o ancestral comum mais recente de ambos.

Comparações genéticas permitem aos biólogos evolucionistas estimar o número de mudanças mutacionais desde a divergência, enquanto que a datação dos estratos contendo ancestrais fósseis presumidos diz há quanto tempo a divergência ocorreu. Assumindo que diferentes linhagens evoluam na mesma proporção, juntas as duas informações permitem que os biólogos evolucionistas calculem uma taxa de mutação de linha de base. Eles podem então usar essa taxa para determinar há quanto tempo algum outro par de animais divergiu um do outro na árvore evolucionária.”

Os relógios moleculares afirmam, portanto, que organismos mais dissimilares devem ter divergido mais distante no passado e que os organismos que divergiram mais distantes no passado serão mais dissimilares. Esta não é uma conclusão digna de grandes manchetes, refletindo, como parece, raciocínio circular. Como Ann Gauger também aponta, o próprio Swamidass usa essa forma de argumento circular.

Argumentando em um círculo?

Swamidass primeiro escreve que “há dez vezes menos diferenças entre os humanos e os genomas dos chimpanzés do que entre os ratos e os genomas dos ratos”, observando também que “ratos e camundongos são muito mais diferentes que os chimpanzés e os humanos”. Então ele pergunta “Por quê?” E fornece uma resposta que assume descendência comum: porque “humanos e chimpanzés sofrem mutação mais lenta [sic] e divergiram mais recentemente”. Esta é uma lógica padrão de relógio molecular. Mas o que exatamente estamos tentando explicar aqui? As datas de divergência desses organismos? Se esse fosse o caso, o argumento não seria circular. Na verdade, o que Swamidass está tentando explicar é o grau de semelhança e diferença entre esses vários organismos – a própria evidência empírica com a qual começamos. Assim, ele conclui: “Não é só que os humanos são semelhantes aos chimpanzés, o padrão de similaridade e diferenças é prontamente explicado pela matemática empiricamente verificável da ciência evolucionária.

Isso é um argumento circular? Com certeza parece que sim. Ele começa observando que ratos e camundongos são geneticamente mais diferentes que humanos e chimpanzés, e então infere que isso significa que ratos e camundongos divergiram mais distantes no passado do que humanos e chimpanzés. Ele conclui que, com base nessa linha de argumentação, através do que ele chama de “a matemática empiricamente verificável da ciência evolucionária”, podemos explicar “o padrão de similaridade e diferenças” entre organismos. – nomeadamente os diferentes graus de semelhança entre ratos e camundongos e entre humanos e chimpanzés. Presumivelmente, as “matemáticas empiricamente verificáveis da ciência evolucionária”, que explicam graus de diferenças genômicas, referem-se à nossa capacidade de calcular taxas de mudança usando relógios moleculares e datas de divergência. Mas como fizemos esse cálculo? Começando com graus observados de diferenças genômicas.

Não se pode afirmar que a biologia evolucionária explica perfeitamente os graus de diferenças entre vários organismos usando taxas de mudanças e datas de divergência que foram calculadas usando os graus de diferenças entre esses vários organismos. Se este é o argumento que Swamidass está fazendo, então é circular.

Outro problema sério

Isso leva a outro problema sério com os relógios moleculares. Como é frequentemente o caso na biologia evolutiva, as conclusões são tão fortes quanto as suposições, e os relógios moleculares são baseados em múltiplas suposições dúbias. Estas incluem as suposições (1) de que as espécies em questão necessariamente compartilham uma ancestralidade comum, (2) que as diferenças moleculares entre essas espécies são o resultado de mutações aleatórias e (3) que os relógios moleculares marcam uma taxa constante dentro de clados particulares.

Não se pode defender ancestralidade comum simplesmente assumindo ancestralidade comum, o que tira a suposição (1) da mesa.

Além disso, o capítulo 15 de Gauger et al. em “Theistic Evolution” faz um bom trabalho ao mostrar que pelo menos algumas das milhões de diferenças genéticas entre humanos e chimpanzés provavelmente não são o resultado de mutações aleatórias (isto é, eles codificam características que não poderiam surgir pela evolução darwiniana devido a limitações de escala de tempo, como discutido no post anterior). Isso coloca a suposição (2) em dúvida.

Mas e a suposição (3)? Acontece que as datas de divergência do relógio molecular foram duramente criticadas devido a seus frequentes conflitos entre si e com o registro fóssil. Isso levou os cientistas a criticar a idéia de que os genomas evoluem a taxas constantes ao longo do tempo, ou que existe um “relógio molecular”. Como um artigo na “Annual Review of Earth and Planetary Sciences” declarou:

“Especificamente, as taxas de evolução molecular podem variar consideravelmente, tanto entre taxa e ao longo do tempo. Além disso, a precisão da técnica depende de um ponto ou pontos de calibração precisos e de uma filogenia confiável com a ordem de ramificação correta e as estimativas de comprimento de ramo. … A ideia de que há um relógio molecular universal padrão regular já foi desacreditada há muito tempo.” [Ênfase adicionada.]

Esse problema de um relógio inconsistente dificulta muito a aplicação de relógios moleculares no mundo real. Resultados conflitantes são freqüentemente encontrados. Em “Darwin’s Doubt”, Stephen Meyer explica:

Há uma segunda razão mais convincente para duvidar da hipótese da divergência profunda: os resultados de diferentes estudos moleculares geraram resultados amplamente divergentes. No entanto, presumivelmente, havia apenas um ancestral comum de todo o Metazoa e apenas um ponto de divergência derradeiro.

Por exemplo, a comparação entre o estudo liderado por Wray e o estudo liderado por Erwin gera uma diferença de 400 milhões de anos. No caso de outros estudos, diferenças ainda maiores surgem. Muitos outros estudos têm jogado seus próprios números muito diferentes para o ringue, colocando o ancestral comum dos animais em qualquer lugar entre 100 milhões e 1,5 bilhão de anos antes da explosão cambriana (alguns estudos de relógio molecular, estranhamente, até colocam o ancestral comum dos animais após a explosão cambriana). Como Douglas Erwin, escrevendo com seus colegas paleontólogos James Valentine e David Jablonski, reconheceu em 1999: ‘Tentativas de datar essas ramificações” de um ancestral comum pré-cambriano “usando relógios moleculares discordaram amplamente’. Como isso pode ser?

Em primeiro lugar, diferentes estudos de diferentes moléculas geram datas amplamente divergentes. Além dos estudos que já citei, um artigo de 1997 do biólogo japonês Naruo Nikoh e seus colegas examinaram dois genes (aldolase e triose fosfato isomerase), e dataram a divisão entre eumetazoa e parazoa – animais com tecidos (como os cnidários) daqueles sem (como esponjas) – há 940 milhões de anos. Compare isso com um artigo de 1999 de Daniel Wang, Sudhir Kumar e S. Blair Hedges baseado no estudo de 50 genes diferentes, mostrando que “os filos animais basais (Porifera, Cnidaria, Ctenophora) divergiram entre 1200–1500 Ma.”

Às vezes, os tempos de divergência contraditórios são relatados no mesmo artigo. Por exemplo, um artigo revigorante e direto do biólogo evolucionista Lindell Bromham, da Universidade Nacional Australiana, e seus colegas analisaram duas moléculas diferentes, DNA mitocondrial e RNAr 18S, para produzir datas de divergência baseadas em genes individuais que diferem entre si 1 bilhão de anos. Outro estudo que investigou a divergência entre artrópodes e vertebrados descobriu que dependendo de qual gene foi usado, a data de divergência pode estar entre 274 milhões e 1,6 bilhões de anos atrás, com a primeira data caindo quase 250 milhões de anos após a explosão cambriana. Esse documento, em sua conclusão, escolheu dividir a diferença, relatando com confiança uma média aritmética de cerca de 830 milhões de anos atrás. Da mesma forma, os bioinformáticos Stéphane Aris-Brosou, hoje na Universidade de Ottawa, e Ziheng Yang, na University College London, descobriram que dependendo de quais genes e quais métodos de estimativa foram empregados, o último ancestral comum dos protostomos ou deuterostomos (dois tipos amplamente diferentes de animais cambrianos) poderia ter vivido entre 452 milhões e 2 bilhões de anos atrás.

Uma pesquisa de estudos recentes de divergência profunda, pelos evolucionistas moleculares Dan Graur e William Martin, observa um estudo no qual os autores afirmam ter 95% de certeza de que sua data de divergência para certos grupos de animais cai dentro de uma faixa de 14,2 bilhões de anos – mais de três vezes a idade da terra e claramente um resultado sem sentido. Graur e Martin concluem que muitas estimativas de relógio molecular “parecem enganosamente precisas”, mas, dada a natureza desse campo, seu “conselho ao leitor é: sempre que você vir uma estimativa de tempo na literatura evolucionista, demande incerteza!” O título de seu artigo, publicado no Trends in Genetics, fez o ponto ainda mais vividamente: “Lendo as Entradas das Galinhas: Escala de Tempo Molecular da Evolução e a Ilusão de Precisão”.

Uma questão persistente

A questão é persistente. Um artigo de 2017 observa “uma discrepância considerável” de “mais de 100 milhões de anos” entre as estimativas do relógio molecular para a data de divergência dos animais e a primeira aparição de “evidências definitivas de fósseis metazoários no Cambriano”. Curiosamente, este problema de datas divergentes de relógio molecular conflitantes se aplica tanto à data suposta da divisão rato / camundongo quanto à data da divisão humano / chimpanzé. Como a Evolution News explicou em resposta a Swamidass anteriormente, as estimativas baseadas em relógio molecular da data aproximada da divergência entre ratos e camundongos variam amplamente, variando de 16 a 23 milhões de anos atrás a 20 a 29 milhões de anos atrás a 33 milhões de anos atrás a 41 milhões de anos atrás. De fato, de acordo com a Figura 2 deste artigo, genes individuais dentro dos genomas de camundongos e ratos podem indicar tempos de divergência entre ratos e camundongos de até 150 milhões de anos!

Além disso, notadamente, de acordo com estudos do registro fóssil, acredita-se que camundongos e ratos se separaram há cerca de 12 milhões de anos. Isso significa que as datas do relógio molecular para a divergência de camundongos e ratos são discrepantes do registro fóssil e as algumas datas produzidas são consideravelmente mais antigas do que a data baseada em fósseis. Um artigo no “Journal of Molecular Evolution” observa isso:

“A data da divisão camundongo-rato é estimada [por relógios moleculares] entre 20 e 29 milhões de anos atrás, que é consideravelmente mais antiga do que a data (aproximadamente 12 milhões de anos) sugerida pelos fósseis de roedores disponíveis e consideravelmente mais jovem que a data (aproximadamente 35 milhões de anos) sugerido por Wilson e colegas.”

Da mesma forma, um artigo na Nature relatou:

“Os tempos de divergência molecular entre os roedores Sciurognath são aproximadamente quatro vezes mais antigos do que suas estimativas baseadas em fósseis, como encontrado anteriormente. Como esses tempos foram estimados a partir de muitos genes (343) e não mudaram quando um método específico de linhagem foi usado (por exemplo, um tempo de divergência de 41 milhões de anos atrás foi obtido para a divergência camundongo-rato), a diferença não pode ser atribuída ao erro estocástico ou ao aumento da taxa de substituição em roedores.”

Ou como um artigo na “Molecular Biology and Evolution” coloca:

“Datas de divergência derivadas de sequências de proteínas (Kumar e Hedges 1998) sugerem divergências anormalmente antigas para algumas linhagens de roedores, incluindo aproximadamente 110 milhões de anos para a separação das duas principais subordens Hystricognathi e Sciurognathi e 41 milhões de anos para Mus/Rattus [camundongo/rato]. Essas datas moleculares são surpreendentes porque indicam lacunas extremamente grandes no registro fóssil de roedores e de mamíferos em geral que parecem implausíveis dadas as taxas estimadas de preservação (Foote et al., 1999).”

Uma imagem arrumada?

O ponto aqui não é que os relógios moleculares estão sempre errados ou não podem dizer nada ou que toda essa discordância significa que a ancestralidade comum é totalmente falsa. É que o Dr. Swamidass procurou pintar uma imagem ordenada de como a biologia evolucionária fornece, como um relógio, estimativas simples e convincentes de datas de divergência e grau de dissimilaridade genômica, quando não é esse o caso.

Mais uma vez, Swamidass escreve que a “matemática empiricamente verificável da ciência evolutiva” fornece “evidências claras e quantitativas para a descendência comum”. Mas seria mais correto dizer que os padrões de similaridade e diferenças previstos por relógios moleculares e ancestralidade comum são altamente discrepantes, e produziram resultados amplamente conflitantes, causando grande desacordo entre os biólogos evolucionistas sobre os tempos de divergência de muitos grupos animais diferentes. Cálculos de datas de divergência da supostamente “matemática empiricamente verificável da ciência evolucionária” estão freqüentemente em desacordo dramático com o registro fóssil. Como observa um artigo sobre relógios moleculares, “uma grande tradição em macroevolução e sistemática tem sido a disputa ritual entre paleontólogos e biólogos moleculares”. Outro afirma: “Grandes discrepâncias foram encontradas em datas de eventos evolutivos obtidos usando o relógio molecular”.

Swamidass critica o Capítulo 15 por não mencionar que “há dez vezes menos diferenças entre os humanos e os genomas de chimpanzés do que entre os genomas de ratos e camundongos”. Além do fato de que os autores não estavam escrevendo sobre genomas de ratos ou camundongos, e supondo que sua estatística citada é precisa, quais são suas implicações? Swamidass acha que essas diferenças relativas são nitidamente previstas pela matemática da ciência evolucionária. Mas então, por que ele não menciona as freqüentes falhas de prever com precisão e coerência os tempos de divergência entre os diferentes organismos – inclusive dentro de organismos como ratos e camundongos?


Original

Evolution News. Response to Swamidass: Rats, Mice, and Discrepant Molecular Clocks. 25/11/2018.
(Acessar)


Seja o primeiro a comentar

Faça um comentário

Seu e-mail não será publicado.


*