A Teoria do Balanço de Energia Dinâmica & O Custo da Complexidade

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Governador centrífugo (simbolo da Cibernética) e válvula aceleradora / ©

Dedicado a Marcos Ariel

A Teoria do Balanço de Energia Dinâmica é uma teoria formal sobre a absorção e uso de substratos (alimentos, nutrientes, luz) pelos organismos vivos e também sobre a manutenção, crescimento, maturação e propagação. Tem como foco o indivíduo, em uma perspectiva do ciclo de vida. A teoria abarca desde os efeitos de temperatura e compostos químicos até o tamanho do organismo e consumo energético.

A teoria explora a conservação de energia, massa e tempo da forma mais intensa possível, e no nível do indivíduo é mais fácil verificar as entradas e saídas. Em resumo, abarca os indivíduos como sistemas dinâmicos; a homeostase como a chave para a vida; a resposta orgânica a efeitos de temperatura, a assimilação e dinâmica da reserva decorrente da homeostase; alocação de recursos; dissipação de excedentes; enter outros. Trata em geral de energia, compostos, metabolismo, tamanho e composição corporal.

Observação: o termo usado em inglês, budget, é traduzido como “orçamento”, o que não faz o mínimo sentido em português (apesar de sair em alguns artigos). O termo relativamente mais apropriado é “balanço”, mas o tecido semântico é muito assimétrico e a gama de acepções em relação a “budget” também é distinta.

Uma Hipótese Interessante para a Dinâmica do Design Biológico

Um dos meus amigos de estudos sobre o design biológico, Marcos Ariel, chegou a uma conclusão parecida com Stanford e Behe, mas no caso dele, à parte, a tendência está associada ao que ele chamou de “custo da complexidade”. Inicialmente ele acumulou informações durante alguns anos para avaliar a hipótese e depois sintetizou em alguns pequenos textos. Uma série de dez destes textos foi publicada na página Teoria do Design Inteligente no Facebook, um deles me chamou a atenção por ser icônico (peixes cegos). Debatemos o assunto em meados de 2015 e ele pode ser resumido da seguinte forma:

  • Usando como modelo o peixe Astianax mexicanus, ele sugeriu que a complexidade biológica em uma população específica deve ser entendida em termos de consumo de energia (funções essenciais e sobressalentes).
  • O Astianax cego em caverna sofre altíssima pressão seletiva, assim como muitos outros troglóbios (organismos que se adaptaram a cavernas).
  • O fator determinante é a escassez de fontes energéticas (alimento).
  • Em paralelo, um estudo indica que é necessária uma forte seleção para a evolução da cegueira em organismos que habitam as cavernas.
  • Há um alto custo metabólico do desenvolvimento ocular.

A hipótese formulada a partir desses pontos foi:

A perda da visão, olhos atrofiados ou mesmo ausentes, é uma resposta a escassez de energética.

Ele propôs tendências baseadas no consumo energético para evolução dos sistemas biológicos. A redução do gasto energético do organismo ocasionaria o sucesso reprodutivo diferencial (seleção natural). Em outros termos, num cenário de escassez (forte pressão seletiva) a aptidão é “abrir mão” da complexidade:

“Diminuição da complexidade → aumento da aptidão (fitness)

Em termos populares:

“Menores. Menos complexos. Menor custo energético. Maior sucesso reprodutivo.”

Ou seja, complexidade e o gasto de energia teriam uma razão que poderia ser generalizada (discordei em partes). Na época, acrescentei que a tendência natural, ao dominar um sistema, desfavorece o design:

“Em suma, o princípio da estabilidade da substância argumenta que cada subsistema da biosfera evolui de acordo com sua tendência termodinâmica para buscar mínimos de energia livre durante cada ciclo de evolução.” Gladyshev

Ora, o design segue caminhos de vantagem não imediata, a natureza é “imediatista”, não dá saltos. A asserção de Gladyshev está certa, mas isso degenera o design biológico por dificilmente superar o “custo da complexidade”. A tendência é o declínio. A conclusão segue a mesma linha que Stanford (predomínio de mutações deletérias) e Behe (deteriorações para sucesso imediato), mas em termos de complexidade versus energia.

Enquanto nenhum dado dos casos acumulados refutava essa hipótese, ele procurou algum caso que correspondesse ao oposto: espécies de peixes troglóbios que tivessem boa fonte energética. Quase um “ponto de falseabilidade”: a persistência do sistema visual mesmo em ambiente sem iluminação (os olhos seriam preservados mesmo sem desempenharem sua função).

Ainda assim a hipótese poderia estar certa visto que o sistema visual talvez estivesse desligado por outro fator não relacionado a energia. Mas no inicio daquele ano ele já havia encontrado um caso interessante: “Cientistas encontram peixes translúcidos em uma camada de água escondida sob 740 metros de gelo, a 850 quilômetros da luz do sol“, dizia o subtítulo da matéria na Scientific American.

A matéria descreveu um ecossistema rico, o que indica boa fonte energética:

Tudo dito, o ROV encontrou 20 ou 30 peixes naquele dia. “Ficou claro que eles eram uma comunidade que vive lá”, diz Powell, “não apenas um encontro casual”. Os peixes translúcidos eram os maiores. Mas a Deep-SCINI também encontrou dois outros tipos de peixes menores – um preto, outro laranja – mais dúzias de crustáceos vermelhos e saltitantes, bem como um punhado de outros invertebrados marinhos que a equipe até agora se recusou a descrever.

Mas e então, os peixes possuíam olhos atrofiados ou eram completamente ausentes como em outros troglóbios?

Uma sombra graciosa e ondulante deslizou por sua vista, afilada da frente para trás como um ponto de exclamação – a sombra projetada por um peixe de olhos bulbosos.

A preservação dos olhos em um ambiente tão distante da luz solar e o adjetivo “bulboso” indicam que os olhos eram fartos em volume. Portanto, podemos concluir que, considerando o custo da complexidade, encontramos organismos que preservam o sistema visual na presença de fontes energéticas com relativa abundância. Cabe a nossa comunidade delinear a abrangência desta dinâmica e tentar falseá-la.

O Custo da Complexidade

Abaixo algumas das postagens originais feitas ao longo de 2015 (algumas foram perdidas):

O Custo da Complexidade I – Drosófila (Link)

O Custo da Complexidade II – Bactérias (Link)

O Custo da Complexidade III – Vírus HIV (Link)

O Custo da Complexidade IV – O Surgimento de Vida Complexa e a TDI (Link)

O Custo da Complexidade V – Efeitos da Seleção Natural: Conceitos (Link)

O Custo da Complexidade VI – Efeitos da Seleção Natural: Diminuição de Complexidade¹ (Link)

O Custo da Complexidade VII – A Biologia Evolutiva É Uma Ciência Histórica (Link)

O Custo da Complexidade VIII (Perdido)

O Custo da Complexidade IX – Refutando o Bad Design do Olho (Link)

O Custo da Complexidade X (Perdido)


Nota do autor ¹: Penso que seja uma tendência em caso de pressão acentuada. Pode ser uma tendência dominante, mas geralmente é branda (porque a dinâmica evolutiva nivela por baixo).

S.A.L.M. Kooijman. Dynamic Energy Budget theory for metabolic organisation. Cambridge University Press, 2010.

Gladyshev, Georgi P. Natural Selection and Thermodynamics of Biological Evolution. Natural Science, v. 7, n. 03, p. 117, 2015.


Junior Eskelsen
Sobre Junior Eskelsen 218 Articles
Responsável pelo portal tdibrasil.org e pela página Teoria do Design Inteligente no Facebook. Colabora com as atividades do movimento do Design Inteligente no Brasil.

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