{"id":1100,"date":"2016-04-27T08:15:02","date_gmt":"2016-04-27T11:15:02","guid":{"rendered":"http:\/\/tdibrasil.org\/?p=1100"},"modified":"2021-10-12T19:38:42","modified_gmt":"2021-10-12T22:38:42","slug":"oculos-com-lentes-cor-de-rosa-lenski-citrato-e-biologos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/tdibrasil.org\/index.php\/2016\/04\/27\/oculos-com-lentes-cor-de-rosa-lenski-citrato-e-biologos\/","title":{"rendered":"\u00d3culos com lentes cor-de-rosa: Lenski, citrato e a BioLogos"},"content":{"rendered":"

Tradu\u00e7\u00e3o: Eskelsen, Saulo Reis e Everton F Alves e publicado em 6 de Abril de 2015.
\nOriginal:\u00a0Rose-Colored Glasses: Lenski, Citrate, and BioLogos<\/a><\/p>\n

Michael Behe tornou-se um \u00e1s na an\u00e1lise das transforma\u00e7\u00f5es funcionais em organismos a n\u00edvel molecular. Behe lembra\u00a0Olsthoorn e van Duin (1996)<\/a> como ganho funcional real e\u00a0van Duin(novamente) e Licis(2006)<\/a> sobre aumento de capacidade funcional. Esses e outros foram inclusos em seu livro Edge of Evolution<\/em> e em seu artigo\u00a0Experimental Evolution, Loss-of-function Mutations, and “The First Rule of Adaptive Evolution.”<\/em><\/p>\n

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\"\"
Evolu\u00e7\u00e3o: onde o pseudoc\u00e9tico revela seu otimismo.<\/center><\/figcaption><\/figure>\n<\/p>\n

Os leitores das minhas postagens sabem que eu sou um grande f\u00e3 do professor Richard Lenski, um microbiologista da Michigan State University e membro da Academia Nacional de Ci\u00eancias dos EUA. Nos \u00faltimos anos, ele vem realizando o maior experimento de laborat\u00f3rio j\u00e1 empreendido em evolu\u00e7\u00e3o. Pelo cultivo de E. coli<\/em> em frascos de maneira cont\u00ednua, ele vem acompanhando as mudan\u00e7as evolutivas na bact\u00e9ria por mais de 50.000 gera\u00e7\u00f5es<\/a> (o que equivale a cerca de um milh\u00e3o de anos para animais de grande porte). Embora Lenski n\u00e3o seja decididamente um defensor do Design Inteligente, seu trabalho nos habilita a perceber o que a evolu\u00e7\u00e3o realmente faz quando se tem recursos de um grande n\u00famero de organismos ao longo de uma quantidade substancial de gera\u00e7\u00f5es. Ao inv\u00e9s de especular, Lenski e seus colegas observaram o funcionamento da muta\u00e7\u00e3o e da sele\u00e7\u00e3o. Por isso, os proponentes do DI deveriam ficar muito gratos.<\/p>\n

Em um manuscrito publicado h\u00e1 alguns anos no Quarterly Review of Biology (Behe 2010), eu discuti os resultados de laborat\u00f3rio da evolu\u00e7\u00e3o das \u00faltimas quatro d\u00e9cadas at\u00e9 aquele ponto, incluindo os de Lenski. Seu laborat\u00f3rio mostrou claramente que muta\u00e7\u00e3o aleat\u00f3ria e sele\u00e7\u00e3o melhoraram a bact\u00e9ria com o tempo, como foi avaliado pelo n\u00famero de descendentes que ela conseguiria produzir em um dado momento. Ele demonstrou sem d\u00favida que existem muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas e elas podem se espalhar rapidamente numa popula\u00e7\u00e3o de organismos. Contudo, uma vez que o laborat\u00f3rio de Lenski identificou eventualmente algumas muta\u00e7\u00f5es no n\u00edvel de DNA (que \u00e9 uma tarefa dif\u00edcil), muitas das muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas acabaram por ser, surpreendentemente, degradantes. Em outras palavras, quebraram ou deletaram alguns genes pr\u00e9-existentes ou elementos regulat\u00f3rios gen\u00e9ticos de modo que eles n\u00e3o funcionassem mais, na verdade, ajudou o organismo nas condi\u00e7\u00f5es em que foi cultivado. Outras muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas alteraram genes pr\u00e9-existentes ou elementos regulat\u00f3rios de alguma forma.<\/p>\n

O que notavelmente n\u00e3o foi visto em seu trabalho foram muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas que resultassem da constru\u00e7\u00e3o do que eu apelidei de novos “Elementos Funcionais\u00a0Codificados”(no ingl\u00eas, F<\/strong>unctional C<\/strong>oded elemenT<\/strong>s, “FCTs<\/strong><\/span>“). A grosso modo, o FCT<\/strong><\/span> \u00e9 uma sequ\u00eancia de DNA<\/strong> que afeta a produ\u00e7\u00e3o ou o processamento de um gene ou de um produto do gene (ver minha cr\u00edtica para uma defini\u00e7\u00e3o mais rigorosa). Em suma, melhorias s\u00e3o feitas quebrando genes existentes, ou alterando-os de maneira leve, mas n\u00e3o fazendo novos genes ou novos elementos regulat\u00f3rios. A partir dessas informa\u00e7\u00f5es, eu formulei \u00a0“A Primeira Regra da Evolu\u00e7\u00e3o Adaptativa”: quebrar ou atenuar\u00a0qualquer elemento funcional codificado<\/span> cuja perda renderia um ganho l\u00edquido de adapta\u00e7\u00e3o<\/em><\/span>. Para dizer o m\u00ednimo: a Primeira Regra n\u00e3o \u00e9 o que voc\u00ea esperaria de um processo tal como a evolu\u00e7\u00e3o darwiniana, que \u00e9 apresentada como sendo capaz de construir uma maquinaria molecular incrivelmente sofisticada.<\/p>\n

Antes da minha cr\u00edtica ser publicada, o laborat\u00f3rio de Lenski observou uma deforma\u00e7\u00e3o mutante nos experimentos que conseguia metabolizar citrato na presen\u00e7a de oxig\u00eanio, o que a E. coli<\/em> n\u00e3o mutante n\u00e3o conseguia fazer(Blount et al., 2008)<\/a>. \u00c9 importante notar, no entanto, que a bact\u00e9ria consegue metabolizar citrato na aus\u00eancia de oxig\u00eanio. Isto permitiu que a bact\u00e9ria mutante levasse a melhor sobre suas parentes, porque o meio de crescimento continha uma grande quantidade de citrato, bem como oxig\u00eanio. Foi um resultado intrigante e foi apontado como uma grande inova\u00e7\u00e3o, mas naquele momento o laborat\u00f3rio de Lenski n\u00e3o foi capaz de rastrear em n\u00edvel de DNA as muta\u00e7\u00f5es exatas que causaram a mudan\u00e7a.<\/p>\n

+ Citrato<\/strong><\/p>\n

Agora eles tem os dados. Em uma publica\u00e7\u00e3o recente na Nature (Blount et al., 2012)<\/a> eles relatam que m\u00faltiplas muta\u00e7\u00f5es conferem e aumentam a capacidade de transporte de citrato numa atmosfera contendo oxig\u00eanio. Eles dividem as muta\u00e7\u00f5es conceitualmente em tr\u00eas categorias:<\/p>\n

1) potencia\u00e7\u00e3o;
\n2) atualiza\u00e7\u00e3o; e
\n3) refinamento.<\/p>\n

“Atualiza\u00e7\u00e3o<\/em>” \u00e9 o nome que eles d\u00e3o para a muta\u00e7\u00e3o que confere uma habilidade fraca para o transporte de citrato no laborat\u00f3rio E. coli<\/em>\u00a0(ocorre em bact\u00e9rias onde falta apenas uma prote\u00edna de transporte de citrato para dentro da c\u00e9lula na presen\u00e7a de oxig\u00eanio; todas as outras enzimas necess\u00e1rias para metabolizar mais citrato j\u00e1 est\u00e3o presentes.) O gene para o transportador de citrato, citT<\/strong>, que funciona na aus\u00eancia de oxig\u00eanio, \u00e9 diretamente o montante dos genes para duas outras prote\u00ednas que possuem promotores que s\u00e3o ativos na presen\u00e7a de oxig\u00eanio. Uma duplica\u00e7\u00e3o de um segmento desta regi\u00e3o acidentalmente colocou o gene citT<\/strong> pr\u00f3ximo a um destes promotores, de modo que o gene citT<\/strong> poderia ent\u00e3o ser expresso na presen\u00e7a de oxig\u00eanio. A duplica\u00e7\u00e3o de genes \u00e9 um tipo de muta\u00e7\u00e3o que \u00e9 conhecida por ser bastante comum, de modo que este resultado, embora exija um grande esfor\u00e7o de investiga\u00e7\u00e3o cuidadosa para se definir, n\u00e3o \u00e9 surpreendente.<\/p>\n

Ao longo do tempo a mutante tem melhor utiliza\u00e7\u00e3o de citrato, o que os autores chamaram de “refinamento”. Muitos estudos mostraram que isso foi devido a m\u00faltiplas duplica\u00e7\u00f5es da regi\u00e3o g\u00eanica mutante, acima de 3-9 c\u00f3pias. Mais uma vez, a duplica\u00e7\u00e3o de genes \u00e9 um processo bastante comum, portanto, n\u00e3o \u00e9 de se estranhar. Noutro experimento Lenski e colaboradores mostraram que o aumento da concentra\u00e7\u00e3o do gene transportador de citrato \u00e9 suficiente por si s\u00f3 para explicar a maior capacidade de E. coli<\/em> crescer em citrato. N\u00e3o foram necess\u00e1rias outras muta\u00e7\u00f5es.<\/p>\n

Potencializa\u00e7\u00e3o e a muta\u00e7\u00e3o desconhecida<\/strong><\/p>\n

A parte mais misteriosa de todo o processo \u00e9 do grupo chamado “potencializa\u00e7\u00e3o”. Ocorre que as E. coli<\/em> originais que come\u00e7aram h\u00e1 d\u00e9cadas atr\u00e1s n\u00e3o poderiam se beneficiar da duplica\u00e7\u00e3o de genes que reuniu um gene citT<\/strong> com um promotor tolerante ao oxig\u00eanio. Antes disso, uma muta\u00e7\u00e3o preliminar tinha de ocorrer na bact\u00e9ria em outro lugar em vez da regi\u00e3o contendo os genes do metabolismo de citrato. Qual\u00a0exatamente era muta\u00e7\u00e3o era Lenski e seus colaboradores n\u00e3o foram capazes de determinar. No entanto, eles examinaram a bact\u00e9ria por muta\u00e7\u00f5es que poderiam contribuir para a potencia\u00e7\u00e3o e especularam que “uma muta\u00e7\u00e3o em arcB<\/strong>, a qual codifica uma histidina quinase<\/em>, \u00e9 not\u00e1vel porque desativa o gene que causa a supra regula\u00e7\u00e3o do ciclo de \u00e1cido tricarbox\u00edlico.” (Eles tentaram mas foram incapazes de testar essa hip\u00f3tese). Em outras palavras, a “potencia\u00e7\u00e3o” pode envolver a degrada\u00e7\u00e3o de um gene n\u00e3o relacionado<\/span>.<\/p>\n

O laborat\u00f3rio de Lenski fez uma imenso e cuidadoso trabalho e merece muitos elogios. No entanto, a quest\u00e3o que vale 64 mil d\u00f3lares \u00e9, o que \u00e9 que os resultados mostram sobre o poder do mecanismo darwiniano? A resposta \u00e9, eles n\u00e3o mostram que ele seja capaz de qualquer coisa al\u00e9m daquilo que j\u00e1 era conhecido. Por exemplo, em minha revis\u00e3o sobre os experimentos evolutivos laboratoriais eu discuti o trabalho de Zinser et al. (2003)<\/a>, onde uma seq\u00fc\u00eancia de rearranjos trouxe um promotor pr\u00f3ximo a um gene que faltava. Eu tamb\u00e9m discuti experimentos como os de Licis e van Duin (2006)<\/a>, onde m\u00faltiplas muta\u00e7\u00f5es sequenciais aumentaram a capacidade de um FCT<\/strong><\/span>. Apesar dos resultados visualmente surpreendente de Lenski – onde um frasco normalmente claro tornou-se muito nebuloso com o crescimento excessivo de bact\u00e9rias em citrato \u2013 \u00e0 n\u00edvel molecular n\u00e3o surgiu nada novo.<\/p>\n

Venema & BioLogos<\/strong><\/p>\n

Outra pessoa que segue de perto os resultados de Lenski \u00e9 Dennis Venema, professor associado do Departamento de Biologia da Trinity Western University e membro da fun\u00e7\u00e3o BioLogos. Fundada por Francis Collins, a BioLogos defende a compatibilidade da ci\u00eancia darwiniana e teologia crist\u00e3. Eu concordo que o mecanismo darwiniano (corretamente entendido) \u00e9 teoricamente compat\u00edvel com a teologia crist\u00e3. No entanto, eu tamb\u00e9m acho que o darwinismo \u00e9 insuficiente em termos cient\u00edficos. Uma grande parte dos escritores da BioLogos acham que \u00e9 adequado e tentam defend\u00ea-la contra os c\u00e9ticos do darwinismo, mais especificamente contra os defensores do D<\/em>esign Inteligente<\/em><\/span> como eu.<\/p>\n

Em v\u00e1rias postagens na BioLogos o Professor Venema compara os resultados atuais do trabalho com citrato de Lenski aos argumentos que eu tinha feito em minha publica\u00e7\u00e3o na Quarterly Review of Biology<\/em> e no meu livro de 2007, The Edge of Evolution<\/a><\/em>. Considerando que eu tinha argumentado que havia um limite para o n\u00famero de muta\u00e7\u00f5es n\u00e3o selecionadas (prejudiciais ou neutras) que n\u00f3s podemos esperar, de maneira razo\u00e1vel, para que um processo darwiniano n\u00e3o direcionado tenha \u00e0 sua disposi\u00e7\u00e3o na constru\u00e7\u00e3o de um sistema complexo, Venema acha que o trabalho recente de Lenski demonstrou que esse limite foi excedido. Al\u00e9m disso, enquanto eu tinha apontado que nenhuma das muta\u00e7\u00f5es observadas no trabalho de Lenski at\u00e9 a data da revis\u00e3o teria sido um ganho de FCT<\/strong><\/span>, Venema escreveu que as muta\u00e7\u00f5es publicadas recentemente sobre citrato constitu\u00edam tal caracter\u00edstica.<\/p>\n

Resposta de Behe<\/strong><\/p>\n

Discordo em ambos os casos. A duplica\u00e7\u00e3o de genes que trouxe um promotor tolerante a oxig\u00eanio para perto do gene citT<\/strong> n\u00e3o fez qualquer novo elemento funcional. Em vez disso, ele simplesmente duplicou recursos existentes. Os dois FCTs<\/strong> que comp\u00f5em o l\u00f3cus transportador de citrato tolerante a oxig\u00eanio – o promotor e o gene – eram funcionais antes da duplica\u00e7\u00e3o e continuaram funcionais depois. Eu tinha escrito em minha publica\u00e7\u00e3o que um tipo de muta\u00e7\u00e3o que poderia ser classificada como um ganho de FCT<\/strong><\/span> seria uma duplica\u00e7\u00e3o de genes com posterior modifica\u00e7\u00e3o da sequ\u00eancia, permitindo que o gene se especialize em alguma tarefa<\/span>. Venema acha que a muta\u00e7\u00e3o observada por Lenski \u00e9 um evento como esse.<\/p>\n

Ele ignorou o fato de que n\u00e3o houve modifica\u00e7\u00e3o subsequente na sequ\u00eancia; um segmento de DNA<\/strong>, simplesmente duplicado paralelamente, unindo duas FCTs<\/strong><\/span> pr\u00e9-existentes. (\u00c9 verdade que a sequ\u00eancia da prote\u00edna codificada pelo gene duplicado inclui um fragmento de um dos genes pr\u00f3ximos, mas n\u00e3o h\u00e1 nenhuma evid\u00eancia nem raz\u00e3o para acreditar que o fragmento fundido \u00e9 necess\u00e1rio para a atividade da prote\u00edna.) Na minha publica\u00e7\u00e3o eu classifico isso como um evento de modifica\u00e7\u00e3o de fun\u00e7\u00e3o. Um exemplo de um verdadeiro ganho de FCT<\/strong><\/span> por duplica\u00e7\u00e3o citado em minha publica\u00e7\u00e3o foi o trabalho de Olsthoorn e van Duin (1996)<\/a>, onde a duplica\u00e7\u00e3o de 14 nucleot\u00eddeos levou \u00e0 forma\u00e7\u00e3o de novos elementos codificados funcionais<\/em><\/span> (n\u00e3o simplesmente repetindo elementos preexistentes), por isso n\u00e3o \u00e9 simplesmente uma muta\u00e7\u00e3o de modifica\u00e7\u00e3o-de-fun\u00e7\u00e3o. A muta\u00e7\u00e3o para citrato n\u00e3o fez nada disso.<\/p>\n

Venema conta o n\u00famero de muta\u00e7\u00f5es necess\u00e1rias para conseguir a fun\u00e7\u00e3o de importa\u00e7\u00e3o de citrato plenamente funcional na obra de Lenski e chega a mais ou menos uma meia d\u00fazia. Infelizmente, muitas dessas s\u00e3o duplica\u00e7\u00f5es paralelas de fracos transportadores citT<\/strong>, que s\u00e3o claramente selecion\u00e1veis, muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas. Para chegar aos limites do darwinismo, enfatizei que esse mecanismo teria certamente que funcionar se muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas gradualmente, e de forma incremental(em s\u00e9rie), pudessem fazer o trabalho. Assim, essas muta\u00e7\u00f5es n\u00e3o contam na estimativa do limite. Somente muta\u00e7\u00f5es delet\u00e9rias e neutras necess\u00e1rias contam contra o limite para a evolu\u00e7\u00e3o darwiniana.<\/p>\n

O ceticismo otimista<\/strong><\/p>\n

Venema argumenta que talvez toda a biologia funcional complexa poderia ser alcan\u00e7ada por muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas graduais. Bem, aben\u00e7oado seja seu cora\u00e7\u00e3o otimista<\/strong>, mas os dados n\u00e3o nos d\u00e3o nenhuma raz\u00e3o para pensar que pela raz\u00e3o de aumentar gradualmente uma prote\u00edna na atividade celular\u00a0total por duplica\u00e7\u00e3o sequencial do gene \u00a0seja sucessivamente ben\u00e9fica, todas as rotas para sistemas complexos que envolvem v\u00e1rios elementos distintos v\u00e3o ser. Muito pelo contr\u00e1rio, como afirmei muitas vezes.<\/p>\n

O professor Venema tamb\u00e9m conta v\u00e1rias muta\u00e7\u00f5es “potencializadoras”, como que contribuindo para o sistema. Infelizmente, o que quer que essas muta\u00e7\u00f5es sejam, eles n\u00e3o s\u00e3o parte do pr\u00f3prio sistema metab\u00f3lico do citrato. Em vez disso, eles est\u00e3o em grande parte no plano de fundo gen\u00e9tico<\/strong>. Se as especula\u00e7\u00f5es de Lenski e seus colegas de trabalho estiverem corretas (Blount et al. 2012)<\/a>, pelo menos uma das muta\u00e7\u00f5es potencializadoras degradou um gene relacionado e, portanto, em si conta como uma muta\u00e7\u00e3o de perda de FCT<\/span><\/strong>. Ao contar as muta\u00e7\u00f5es que contribuem para o limite da evolu\u00e7\u00e3o na constru\u00e7\u00e3o de um dado recurso apenas as diretamente envolvidas no recurso s\u00e3o contadas, n\u00e3o aquelas que contribuem indiretamente para um plano de fundo gen\u00e9tico<\/strong> receptivo (que s\u00e3o em grande n\u00famero).<\/p>\n

Conclus\u00e3o<\/strong><\/p>\n

Assim, ao contr\u00e1rio Venema, eu conto talvez tr\u00eas ou quatro muta\u00e7\u00f5es – a duplica\u00e7\u00e3o inicial colocando o promotor tolerante a oxig\u00eanio perto do gene citT,<\/strong> al\u00e9m de v\u00e1rias rodadas de duplica\u00e7\u00e3o daquela regi\u00e3o. Todas as muta\u00e7\u00f5es s\u00e3o de modifica\u00e7\u00e3o-de-fun\u00e7\u00e3o no sistema de classifica\u00e7\u00e3o que eu descrevi. Devo acrescentar que n\u00e3o h\u00e1 nenhuma raz\u00e3o para pensar que os processos darwinianos n\u00e3o podem produzir muta\u00e7\u00f5es de ganho de FCT<\/strong><\/span>, e eu revisei v\u00e1rios desses eventos. Mas eles est\u00e3o em grande desvantagem num\u00e9rica em rela\u00e7\u00e3o as perdas de FCT<\/strong><\/span> e modifica\u00e7\u00f5es de fun\u00e7\u00e3o por muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas.<\/p>\n

No meu ponto de vista, num retrospecto, o aspecto mais surpreendente da muta\u00e7\u00e3o da\u00a0citT<\/strong> tolerante a oxig\u00eanio foi que ela se mostrou muito dif\u00edcil de alcan\u00e7ar. Se antes do\u00a0trabalho de Lenski ser\u00a0feito algu\u00e9m tivesse esbo\u00e7ado para mim um desenho animado da duplica\u00e7\u00e3o original que produziu essa\u00a0mudan\u00e7a metab\u00f3lica, eu teria assumido que seria suficiente um \u00fanico passo para alcan\u00e7\u00e1-la. O fato \u00e9 que isso foi consideravelmente mais dif\u00edcil e serve pra que mostrar que mesmo os c\u00e9ticos como eu superestimam<\/strong> o poder do mecanismo darwiniano.<\/p>\n

\n

Refer\u00eancias<\/strong><\/p>\n

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Zinser,E.R., Schneider,D., Blot,M., and Kolter,R<\/strong>. 2003. Bacterial evolution through the selective loss of beneficial Genes. Trade-offs in expression involving two loci<\/a>. Genetics<\/em> 164<\/b>:1271-1277.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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