Novos Genes Podem Surgir do Zero?

Gadus morhua, também conhecido como bacalhau do Atlântico / por Hans-Petter Fjeld

Por Evolution News

Uma teoria evolutiva deve responder por milhões de novos genes funcionais por acaso. Aqui estão algumas ideias propostas recentemente para superar a enorme barreira de probabilidade.

Em um artigo de notícias da Nature, Adam Levy escreve sobre “Como a evolução constrói genes a partir do zero”. Ele já está personificando a evolução como uma construtora. “Os alarmes devem disparar”, mas ele continua. “Os cientistas há muito assumem que novos genes aparecem quando a evolução mexe com os antigos.” Ele está preparando seus leitores para falsificar a “hipótese de ajuste”? Sua próxima frase atormenta: “Acontece que a seleção natural é muito mais criativa.” Portanto, agora a evolução (e seu sinônimo efetivo, seleção natural) é uma construtora criativa. Isso exige uma investigação cuidadosa.

Anticongelante do Ártico

O caso de Levy é um gene para proteínas anticongelantes encontradas no bacalhau do Atlântico que sobrevivem às águas geladas do Ártico. Ele afirma que o gene acabou de surgir.

Onde o bacalhau conseguiu essa habilidade era um quebra-cabeça que a bióloga evolucionista Helle Tessand Baalsrud queria resolver. Ela e sua equipe da Universidade de Oslo pesquisaram os genomas do bacalhau do Atlântico (Gadus morhua) e vários de seus parentes mais próximos, pensando que iriam rastrear os “primos” do gene anticongelante. Não encontraram nada. Baalsrud, que na época era uma nova mãe, preocupava-se com a sua falta de sono, fazendo com que não percebesse algo óbvio.

Mas então ela se deparou com estudos que sugerem que os genes nem sempre evoluem dos já existentes, como biólogos supuseram há muito tempo. Em vez disso, alguns são criados a partir de trechos desolados do genoma que não codificam nenhuma molécula funcional. Quando olhou de novo para os genomas dos peixes, viu pistas de que esse poderia ser o caso: a proteína anticongelante – essencial para a sobrevivência do bacalhau – aparentemente foi construída do zero. A essa altura, outro pesquisador chegou a uma conclusão semelhante. [Enfase adicionada.]

Então, como isso aconteceu? 

Nenhuma observação é completa até que seja confirmada pela teoria, continua uma antiga inversão da lógica. Levy continua listando outros candidatos a genes de novo (que surgem repentinamente) em todo o mundo vivo. Os evolucionistas devem ter percebido como é simples criar novos genes funcionais.

Os genes de novo estão levando a repensar algumas partes da teoria da evolução. A sabedoria convencional era que novos genes tendiam a surgir quando os existentes são acidentalmente duplicados, misturados com outros ou quebrados, mas alguns pesquisadores agora pensam que os genes de novo podem ser bastante comuns: alguns estudos sugerem que pelo menos 10% dos genes possa ser produzido desta maneira; outros estimam que mais genes poderiam emergir de novo do que por duplicação de genes. 

Os genes se desenvolvem, ele concorda, mas às vezes eles também podem inovar. Se eles podem surgir do zero, redirecionando o DNA não codificador, (conjecturas de Levy), isso atrapalha a fronteira do que é um gene. Ele cita um geneticista chinês comentando: “A capacidade dos organismos de adquirir novos genes dessa maneira é uma prova da plasticidade da evolução de tornar possível algo aparentemente impossível.” Isso significa que é hora de fechar o Discovery Institute? A citação remonta à fé de George Wald de que “dado tempo suficiente, o impossível se torna possível, o possível provável e o provável praticamente certo”. Os leitores perspicazes devem querer mais evidências antes de engolir essa nova reivindicação dos poderes milagrosos do darwinismo.

Para que ninguém fique esperançoso, Levy recua um pouco:

Mas os pesquisadores ainda precisam descobrir como identificar definitivamente um gene como sendo de novo, e ainda há dúvidas sobre exatamente como – e com que frequência – eles sugir. Os cientistas também se perguntam porque a evolução se incomodaria em produzir genes a partir do zero, quando já existe tanto material pronto para o gene. Tais perguntas básicas são um sinal de quão jovem é a área. “Você não precisa voltar muitos no tempo pra ver que a evolução genética de novo era descartada”, diz Baalsrud.

A ideia básica é que “os genes podem evoluir a partir de partes não codificantes do DNA, obtendo transcrições e códons, em qualquer ordem”. No início, esses “proto-genes” podem ser disfuncionais ou desordenados, diz a legenda em um infográfico. Mas então, se o “proto-gene” for transcrito ou adquirir mais códons, pressões seletivas poderão refiná-lo para um gene em funcionamento. Na imaginação de Levy, o genoma está repleto de “DNA lixo”, apenas esperando para ter seu tempo sob o sol.

Essa hipótese é altamente controversa, admite Levy. Dada a vastidão do espaço de sequência e a pequena porção que é funcional, também parece extremamente improvável, como mostrou o químico de proteínas Douglas Axe em sua pesquisa. Digno de nota no artigo de Levy são as palavras frequentes limitantes como “poderia”.

Mas e quanto a todo esse DNA não codificador? Uma hipótese de design que Levy e seus protagonistas se recusam a considerar é que o genoma tem um sistema de backup. O que parecem ser sequências de “lixo”, ladeadas por FLAs (fases de leitura abertos), podem ser backups de proteínas funcionais retiradas por contingências ambientais, ocultas por algum tipo de sistema de criptografia. Merece consideração.

Acentuar o positivo, eliminar o negativo

Outro artigo mostra como transformar um passivo em um ativo. McClune et al., Escrevendo na Nature, usam a vastidão do espaço de sequência para propor uma hipótese evolutiva diferente para genes de novo. Basicamente, eles afirmam que, como é improvável que as sequências ortogonais interfiram nos genes existentes, a evolução tem um vasto campo de ação para inventar novos genes.

Esses resultados indicam que o espaço da sequência não é densamente ocupado. A relativa escassez de parálogos no espaço sequencial sugere que novas vias isoladas podem surgir facilmente durante a evolução ou serem projetadas de novo. Demonstramos essa última possibilidade desenvolvendo uma via de sinalização em E. coli que responde a uma citocinina da planta, sem interferência nas vias existentes.

No laboratório, eles projetaram inteligentemente um caminho de sinalização, usando suas mentes. Isso prova que a natureza pode fazer isso por acaso? A conclusão absurda vem de sua fé beligerante no poder da seleção natural em projetar uma máquina funcional quando necessário, sempre que uma célula precise. Isso é realmente inacreditável; “O espaço de sequência é vasto e a natureza pode não o ter ocupado ou explorado completamente”, dizem eles. Agora a natureza é uma exploradora! Ele procura ocupar, como alguns pioneiros no oeste selvagem que desejam construir novas cidades.

Uma torção darwiniana

Os autores mencionam probabilidade, mas com um toque darwiniano:

Para avaliar como os parálogos estão no espaço de sequência, procuramos projetar complexos de proteínas funcionais, mas isolados de parálogos existentes. Se o espaço de sequência estiver densamente ocupado por parálogos existentes, deve ser difícil criar novas vias isoladas…. No entanto, se o espaço de sequência for escassamente ocupado, deve ser fácil criar novos caminhos e ter uma baixa probabilidade de interferência.

Deve ser “fácil criar” novos genes, eles pensam, e dificilmente interferirão devido à vastidão de sequências inexploradas no país das maravilhas do espaço de sequências. Vamos tentar isso com sequências aleatórias de letras do alfabeto. Palavras e parágrafos que significam algo novo devem ser criados facilmente. Alguém deseja executar esse experimento?

Em resumo, nosso trabalho destaca o poder do uso de bibliotecas guiadas por coevolução para investigar interações proteína-proteína e suporta um modelo em que o espaço de sequência não é densamente ocupado. A distribuição relativamente esparsa de proteínas existentes no espaço sequencial provavelmente reflete sua história evolutiva. Um estudo anterior indicou que proteínas de sinalização duplicadas estão sob pressão imediatamente após a duplicação para mudar e tornar-se isoladas, mas o movimento subsequente no espaço de sequência surge apenas de alterações neutras. Embora proteínas duplicadas sejam inicialmente sujeitas a seleção contra interferência entre si, cada proteína provavelmente não está sujeita a seleção negativa em todo o sistema ou otimização global .

Em resumo, ao contrário, seu trabalho mostra uma fé eterna no poder da seleção natural para criar máquinas moleculares complexas e redes de genes do zero. É assim que os darwinistas explicam os genes de novo: pelo poder da fé na imaginação.


Original: Evolution News. Can New Genes Emerge from Scratch? 20 de janeiro de 2020


Júnior Eskelsen
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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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