Epigenética e a Transferência Horizontal de Genes: Um Novo Caminho Para as Pesquisas Baseadas em Design?

Em relação à hipótese lamarckiana sobre a herança de caracteres adquiridos, Darwin rejeitou inicialmente essa ideia, mas, devido as críticas contra a seleção natural, ele a incorporou na sexta e última edição de A origem das Espécies (1872), considerando-a um mecanismo de adaptação ao ambiente (portanto, secundário no processo de evolução) [1]. Aliás, Darwin já havia tentado explicar em sua obra The variation of animals and plants under domestication (1868), de forma muito infeliz, a hereditariedade dos caracteres (inclusive dos adquiridos) por meio das hipóteses da pangênese e das gêmulas [2]. Mas ao longo do tempo os darwinistas ridicularizaram essa ideia e, com os avanços da ciência, principalmente da Genética, os neodarwinistas a excluíram definitivamente [3].

Nos últimos anos, porém, alguns aspectos da ideia lamarckiana de herança de caracteres adquiridos (que, a propósito, não é original de Lamarck) parece que voltou à tona na Biologia através da Epigenética e Transferência Horizontal de Genes (THG) [4-6]. A Epigenética diz respeito à alteração herdável na expressão gênica, sem que haja mudança na sequência primária de DNA, sendo a metilação do DNA e a modificação de histonas, importantes mecanismos envolvidos [7]. Trata-se de um campo de estudo emergente cujas implicações poderiam questionar a validade do dogma central da biologia molecular. A THG, por sua vez, é um processo pelo qual ocorre troca de material genético entre espécies não relacionadas (plantas e animais) que vivem em um mesmo ambiente.

Para Junior Eskelsen, coordenador do portal TDI Brasil,

"a THG é uma explicação ad hoc pra vários casos em seres multicelulares, e o lamarckismo volta a ganhar força com ela. Em um ser multicelular, um código que passa por THG pra seguir verticalmente deve entrar no núcleo celular e ser integrado em estágios embrionários ou algo parecido, assim será distribuído no desenvolvimento do indivíduo. Isso porque deve participar da produção de gametas de alguma forma".

Em 2015, um estudo experimental parece ter observado pela primeira vez um mecanismo para a herança de características adquiridos, em lombrigas Caenorhabditis elegans [8]. Esse mecanismo pode ter sido limitado em seu objeto de estudo, no entanto, eles mostraram que isso acontece. Desde que a Epigenética entrou para o vocabulário, mais geneticistas conservadores tiveram de recuar do dogma central (DNA faz RNA que faz proteína) em graus variados. Nos dias de hoje, é comum ver admissões de “herança epigenética” e “transferência horizontal de genes”.

Nesse estudo, os autores mostraram que algumas mudanças ambientais parecem causar efeitos que duram algumas gerações – aliás, esses efeitos podem ser revertidos em gerações futuras −, sem quaisquer mutações que alterem a informação no DNA [8]. Os pesquisadores descobriram um agente de transferência de informação na forma de RNA de fita dupla (dsRNA). Esta é a primeira vez que esse processo é observado a afetar a linhagem germinativa. Segundo eles, os neurônios podem transportar formas de dsRNA na linha germinativa para provocar o silenciamento de um gene que pode durar até 25 gerações. Isto parece um mecanismo destinado a ajudar as gerações seguintes a se adaptar às mudanças ambientais, e a se tornar mais longevas. É certo que isso é bom para as lombrigas. O que dizer, então, dos organismos superiores?

Os autores consideram a possibilidade de que um mecanismo similar de importação de dsRNA funciona em mamíferos [8]. Esse achado pode enfraquecer o neodarwinismo clássico [3]. Se confirmado, não há mais esperança de mutações benéficas por acaso; em vez disso, outra possibilidade emergente é a de que existam sistemas organizados e sofisticados para a transferência de informação persistente – sem a ajuda da seleção natural − para o organismo e sua descendência a partir da reação a alterações ambientais, de modo que possa adaptar-se a uma mudança [9, 10]. É bom lembrar que novos níveis de organização é linguagem de design. Isso soa como um sistema pré-programado em um organismo para um mundo de constantes mudanças: um plano para manter a população estável quando há ameaça de fome, seca, calor, frio, ou outros fatores [9, 10]. O que é intrigante é esse nível de organização ou meta-programação que os biólogos não sabiam que existia em animais. Caso se confirme, aqui está um novo caminho onde a pesquisa baseada em design pode assumir a liderança [3].

Portanto, a seguinte questão ainda permanece: Lamarck estava parcialmente correto? Em minha opinião, seria demasiadamente precipitado respondê-la. Isto porque ainda existe uma posição contrária à equiparação da Epigenética com a transmissão de características adquiridas [6, 11]. Por outro lado, também existem múltiplas evidências que fortalecem a ideia de a Epigenética ser Lamarckiana [12-19]. Logo, devemos continuar sendo imparciais, pois essa questão ainda está em debate. São necessários mais estudos aprofundados sobre o tema antes de anularmos completamente a possibilidade ou de afirmarmos categoricamente a volta da ideia lamarckista.

Mas que a verdade seja dita! Conforme divulgou o pesquisador e historiador da ciência Ms. Enézio Eugênio de Almeida Filho:

“a Nomenklatura científica já está elaborando uma nova teoria geral da evolução que, para desespero de Darwin e discípulos, não será selecionista, mas incorporará aspectos neo-lamarckistas − a Síntese Evolutiva Ampliada ou Estendida” – que será lançada em 2020 [20, 21].

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REFERÊNCIAS:

[1] Frezzatti Júnior WA. A construção da oposição entre Lamarck e Darwin e a vinculação de Nietzsche ao eugenismo. Scientiae Studia 2011; 9(4):791-820. [Link]

[2] Darwin CR. The variation of animals and plants under domestication. Vol. 2. London: John Murray, 1868. [Link]

[3] O’Leary D. Epigenetic Change: Lamarck, Wake Up, You’re Wanted in the Conference Room! Evolution News and Views (25 Aug. 2015). [Link]

[4] Vetsigian K, Woese C, Goldenfeld N. Collective evolution and the genetic code. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006 Jul 11;103(28):10696-701. [Link]

[5] Pace JK 2nd, Gilbert C, Clark MS, Feschotte C. Repeated horizontal transfer of a DNA transposon in mammals and other tetrapods. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Nov 4;105(44):17023-8. [Link]

[6] Penny D. Epigenetics, Darwin, and Lamarck. Genome Biol Evol. 2015 Jun; 7(6):1758–1760. [link]

[7] Oliveira JC. Epigenética e doenças humanas. Semina cienc. biol. Saúde 2012;33(1):21-34. [Link]

[8] Devanapally S, Ravikumar S, Jose AM. Double-stranded RNA made in C. elegans neurons can enter the germline and cause transgenerational gene silencing. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015; 112(7):2133-8. [Link]

[9] Eakin CM. Lamarck was partially right—and that is good for corals. Science. 2014 May 23;344(6186):798-9. [Link]

[10] Weyrich A, Lenz D, Jeschek M, Chung TH, Rübensam K, Göritz F, Jewgenow K, Fickel J. Paternal intergenerational epigenetic response to heat exposure in male Wild guinea pigs. Molecular Ecology; 2015. [Link]

[11] Whitelaw E. Disputing Lamarckian epigenetic inheritance in mammals. Genome Biology 2015, 16(1):60. [Link]

[12] Suzuki MM, Bird A. DNA methylation landscapes: provocative insights from epigenomics. Nat Rev Genet. 2008 Jun;9(6):465-76. [Link]

[13] Seong KH, Li D, Shimizu H, Nakamura R, Ishii S. Inheritance of stress-induced, ATF-2-dependent epigenetic change. Cell. 2011 Jun 24;145(7):1049-61. [Link]

[14] Szyf M. Lamarck revisited: epigenetic inheritance of ancestral odor fear conditioning. Nat Neurosci. 2014 Jan;17(1):2-4. [Link]

[15] Sander JD, Joung JK. CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes. Nat Biotechnol. 2014 Apr;32(4):347-55. [Link]

[16] Gapp K, Jawaid A, Sarkies P, Bohacek J, Pelczar P, Prados J, Farinelli L, Miska E, Mansuy IM. Implication of sperm RNAs in transgenerational inheritance of the effects of early trauma in mice. Nat Neurosci. 2014 May;17(5):667-9. [Link]

[17] Yao Y, Robinson AM, Zucchi FC, Robbins JC, Babenko O, Kovalchuk O, Kovalchuk I, Olson DM, Metz GA. Ancestral exposure to stress epigenetically programs preterm birth risk and adverse maternal and newborn outcomes. BMC Med. 2014 Aug 7;12:121. [Link]

[18] Lane M, Robker RL, Robertson SA. Parenting from before conception. Science. 2014 Aug 15;345(6198):756-60. [Link]

[19] Radford EJ, Ito M1, Shi H, Corish JA, Yamazawa K, Isganaitis E, Seisenberger S, Hore TA, Reik W, Erkek S, Peters AH, Patti ME, Ferguson-Smith AC. In utero undernourishment perturbs the adult sperm methylome and intergenerational metabolism. Science. 2014 Aug 15;345(6198):1255903. [Link]

[20] Almeida Filho EE. Lamarck parcialmente correto, para desespero de Darwin. Deafiando a Nomenklatura Científica, 2014. [Link]

[21] Mazur S. The Altenberg 16: An Exposé of the Evolution Industry. Berkeley, CA: North Atlantic Books, 2010.