{"id":4745,"date":"2018-11-27T01:45:55","date_gmt":"2018-11-27T03:45:55","guid":{"rendered":"http:\/\/tdibrasil.org\/?p=4745"},"modified":"2021-10-10T03:36:53","modified_gmt":"2021-10-10T06:36:53","slug":"bacteriofagos-fermento-de-brotamento-e-o-triunfo-de-behe","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/tdibrasil.org\/index.php\/2018\/11\/27\/bacteriofagos-fermento-de-brotamento-e-o-triunfo-de-behe\/","title":{"rendered":"Bacteri\u00f3fagos, Fermento de Brotamento e o Triunfo de Behe"},"content":{"rendered":"
\"\"
Fermento de Brotamento [WC<\/a>]<\/center><\/figcaption><\/figure>\n
\n

Por Ann Gauger<\/strong><\/p>\n

\u00c9 sabido h\u00e1 algum tempo que as bact\u00e9rias resistem aos antibi\u00f3ticos atrav\u00e9s de muta\u00e7\u00f5es no alvo do antibi\u00f3tico, muitas vezes a um custo para si mesmos.\u00a0A muta\u00e7\u00e3o do alvo pode levar a uma perda ou redu\u00e7\u00e3o em alguma fun\u00e7\u00e3o da bact\u00e9ria, mas como esse custo \u00e9 mais do que compensado pela sobreviv\u00eancia da bact\u00e9ria frente ao antibi\u00f3tico, a muta\u00e7\u00e3o \u00e9\u00a0ben\u00e9fica<\/em>\u00a0para a bact\u00e9ria.\u00a0Assim, mesmo que uma muta\u00e7\u00e3o cause uma\u00a0perda<\/em>\u00a0de alguma fun\u00e7\u00e3o, essa perda tamb\u00e9m pode ser\u00a0ben\u00e9fica<\/em>, desde que leve a uma maior taxa de crescimento ou mais sucesso reprodutivo.\u00a0No caso da bact\u00e9ria, a muta\u00e7\u00e3o \u00e9 ben\u00e9fica apenas enquanto o antibi\u00f3tico estiver por perto.<\/p>\n

Esse fen\u00f4meno \u00e9 bem conhecido pelos geneticistas.\u00a0Eles consideram isso nas telas e sele\u00e7\u00f5es que usam para identificar muta\u00e7\u00f5es que afetam alguma caracter\u00edstica.\u00a0Desafiar as bact\u00e9rias com uma infec\u00e7\u00e3o por bacteri\u00f3fagos (fagos), por exemplo.\u00a0(Aposto que voc\u00ea n\u00e3o sabia que as bact\u00e9rias t\u00eam seus pr\u00f3prios v\u00edrus, chamados de bacteri\u00f3fagos (fago), que as deixam doentes e as matam.) Quaisquer membros da popula\u00e7\u00e3o bacteriana que t\u00eam a prote\u00edna inativada da superf\u00edcie da c\u00e9lula estar\u00e3o imunes ao fago, porque o fago n\u00e3o pode mais se ligar \u00e0 sua prote\u00edna alvo.\u00a0As bact\u00e9rias mutantes sobreviventes t\u00eam uma muta\u00e7\u00e3o de perda de fun\u00e7\u00e3o, na qual a sua prote\u00edna da superf\u00edcie celular \u00e9 incapacitada, mas tamb\u00e9m pode ser descrita como uma muta\u00e7\u00e3o ben\u00e9fica, o que tamb\u00e9m \u00e9, no contexto de possibilidade de uma infec\u00e7\u00e3o f\u00e1gica.<\/p>\n

Isso n\u00e3o foi esquecido por Behe<\/strong><\/p>\n

Essa observa\u00e7\u00e3o e padr\u00e3o n\u00e3o passou despercebida por Michael Behe, professor de bioqu\u00edmica na Lehigh University e autor de\u00a0Black Box<\/em><\/a>\u00a0de\u00a0Darwin<\/em><\/a>,\u00a0The Edge of Evolution<\/em><\/a>, e os futuros\u00a0Darwin Devolves<\/em><\/a>\u00a0.\u00a0Em 2010, ele publicou um artigo na revista\u00a0The\u00a0<\/em>Quarterly Review of Biology<\/em>, \u201cEvolu\u00e7\u00e3o Experimental, Muta\u00e7\u00f5es por Perda de Fun\u00e7\u00e3o e a Primeira Regra da Evolu\u00e7\u00e3o Adaptativa\u201d. No trabalho, ele resumiu anos de trabalho de geneticistas sobre numerosas bact\u00e9rias e v\u00edrus, e exp\u00f4s este princ\u00edpio, a Primeira Regra da Evolu\u00e7\u00e3o Adaptativa:<\/p>\n

\n

Quebrar ou prejudicar qualquer elemento codificado funcional cuja perda renderia um ganho l\u00edquido de aptid\u00e3o.<\/p>\n<\/blockquote>\n

Ele detalhou estudo ap\u00f3s estudo, analisando as muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas e classificando-as como perda de fun\u00e7\u00e3o, ganho de fun\u00e7\u00e3o ou modifica\u00e7\u00e3o de fun\u00e7\u00e3o.\u00a0A maioria provou ser perda de fun\u00e7\u00e3o.\u00a0O motivo \u00e9 simples.\u00a0\u00c9 muito mais f\u00e1cil danificar ou destruir uma fun\u00e7\u00e3o existente do que construir uma nova.\u00a0No exemplo acima, a prote\u00edna da superf\u00edcie celular \u00e9 uma ponte para o fago infectar a bact\u00e9ria.\u00a0As op\u00e7\u00f5es dispon\u00edveis s\u00e3o desativar ou eliminar a ponte, modific\u00e1-la para que n\u00e3o seja mais uma ponte ou criar algo novo que desvia o fago da ponte ou destr\u00f3i o fago.\u00a0Construir \u00e9 muito dif\u00edcil, at\u00e9 imposs\u00edvel diante de uma amea\u00e7a imediata<\/strong>.\u00a0Modificar tamb\u00e9m \u00e9 dif\u00edcil porque existem maneiras limitadas<\/strong> de modificar a prote\u00edna de modo que o fago n\u00e3o se ligue, mas a prote\u00edna \u00e9 preservada.\u00a0Contudo,\u00a0Behe estava apontando uma verdade inconveniente:\u00a0Grande parte da evolu\u00e7\u00e3o ocorre pela perda de fun\u00e7\u00e3o<\/em>\u00a0– contanto que quebrar ou embotar o elemento funcional codificado (perder sua fun\u00e7\u00e3o) realmente ajude o organismo a sobreviver ou se reproduzir melhor.\u00a0Mas esta \u00e9 uma estrada de m\u00e3o \u00fanica<\/strong>.\u00a0Muitos tipos de muta\u00e7\u00e3o, como exclus\u00f5es, inser\u00e7\u00f5es e rearranjos, podem ser essencialmente irrevers\u00edveis<\/strong><\/em>, a menos que o elemento funcional codificado ausente possa ser restaurado de outro lugar por algo como a transfer\u00eancia horizontal de genes.<\/p>\n

Lang e Desai<\/strong><\/p>\n

Nos anos desde que o artigo foi publicado, muitos casos de muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas com perda de fun\u00e7\u00e3o vieram \u00e0 tona.\u00a0Com a acelera\u00e7\u00e3o do sequenciamento do genoma, cada vez mais evid\u00eancias se acumulam.\u00a0Em 2014,\u00a0um artigo de revis\u00e3o<\/a>\u00a0apareceu em um volume especial de\u00a0Genomics<\/em>\u00a0dedicado \u00e0 evolu\u00e7\u00e3o experimental.\u00a0Ele delineou o que poderia ser aprendido com os muitos estudos gen\u00f4micos at\u00e9 hoje.\u00a0Gregory Lang e Michael Desai descreveram muitas \u201cmuta\u00e7\u00f5es adaptativas\u201d, significando muta\u00e7\u00f5es que ajudaram o organismo ou c\u00e9lula a crescer mais rapidamente ou a se reproduzir mais.\u00a0Algu\u00e9m poderia tamb\u00e9m chamar essas muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas, e elas fizeram.\u00a0Eles notaram isso:<\/p>\n

\n

A maioria das experi\u00eancias de evolu\u00e7\u00e3o a longo prazo at\u00e9 agora tem sido realizada em\u00a0popula\u00e7\u00f5es de\u00a0bact\u00e9rias ou\u00a0\u00a0leveduras\u00a0hapl\u00f3ides, onde, na maioria dos ambientes, existem v\u00e1rias muta\u00e7\u00f5es de perda de fun\u00e7\u00e3o que proporcionam uma vantagem seletiva.\u00a0Dado o grande n\u00famero de possibilidades para estes tipos de muta\u00e7\u00f5es, as muta\u00e7\u00f5es de perda de fun\u00e7\u00e3o predominam frequentemente os espectros de muta\u00e7\u00f5es recuperadas de experimentos de evolu\u00e7\u00e3o de longo prazo.\u00a0Alguns desses eventos de perda s\u00e3o neutros, atribu\u00edveis \u00e0 acumula\u00e7\u00e3o de muta\u00e7\u00e3o na aus\u00eancia de sele\u00e7\u00e3o por fun\u00e7\u00e3o, como a redu\u00e7\u00e3o da amplitude catab\u00f3lica em\u00a0E. coli\u00a0<\/em>[17],\u00a0[18],\u00a0[43].\u00a0No entanto, muitas muta\u00e7\u00f5es de perda de fun\u00e7\u00e3o foram confirmadas como fornecendo uma vantagem seletiva.\u00a0Por exemplo, a esterilidade na levedura fornece uma vantagem seletiva ao eliminar a express\u00e3o g\u00eanica desnecess\u00e1ria\u00a0[41].\u00a0A disponibilidade de muta\u00e7\u00f5es ben\u00e9ficas de perda de fun\u00e7\u00e3o e o grande n\u00famero de possibilidades para esses eventos garantem que essas muta\u00e7\u00f5es passem a dominar<\/strong> a evolu\u00e7\u00e3o experimental em escalas de tempo curtas.\u00a0Em escalas de tempo longas ou em condi\u00e7\u00f5es especializadas, os espectros mutacionais podem mudar para as muta\u00e7\u00f5es de ganho de fun\u00e7\u00e3o.\u00a0Em popula\u00e7\u00f5es diploides, tamb\u00e9m podemos ver uma mudan\u00e7a no espectro de muta\u00e7\u00e3o para longe das muta\u00e7\u00f5es de perda de fun\u00e7\u00e3o, em dire\u00e7\u00e3o a muta\u00e7\u00f5es dominantes ou predominantes\u00a0<\/em>[24]<\/em>,\u00a0<\/em>[54]<\/em>.<\/em>\u00a0No entanto, atualmente existem apenas dados limitados descrevendo as muta\u00e7\u00f5es que ocorrem durante a evolu\u00e7\u00e3o experimental em diploides, deixando a natureza exata dessa mudan\u00e7a incerta<\/strong>\u00a0.\u00a0[Enfase adicionada.]\n<\/blockquote>\n

Lang e Desai reconhecem claramente que as muta\u00e7\u00f5es de perda de fun\u00e7\u00e3o dominam a evolu\u00e7\u00e3o experimental em bact\u00e9rias.\u00a0Eles t\u00eam esperan\u00e7a de que em popula\u00e7\u00f5es diploides as\u00a0muta\u00e7\u00f5es de ganho de fun\u00e7\u00e3o possam se tornar mais comuns, o que seria \u00fatil para o progresso evolutivo.\u00a0No entanto, como eles reconhecem, a natureza exata da mudan\u00e7a, se ocorrer, n\u00e3o \u00e9 clara.<\/p>\n

Nota:<\/strong> O c\u00e2ncer n\u00e3o \u00e9 um bom modelo para fazer essa pergunta em eucariotos, porque as muta\u00e7\u00f5es de ganho de fun\u00e7\u00e3o no c\u00e2ncer n\u00e3o produzem estruturas ou caracter\u00edsticas que levem a algo ben\u00e9fico para o organismo.<\/p>\n

N\u00e3o s\u00f3 nas bact\u00e9rias<\/strong><\/p>\n

De fato, temos evid\u00eancias de que n\u00e3o s\u00e3o apenas as bact\u00e9rias que podem se beneficiar da redu\u00e7\u00e3o ou elimina\u00e7\u00e3o de um gene se a perda de fun\u00e7\u00e3o resultante aumentar a aptid\u00e3o.\u00a0Pode at\u00e9 acontecer apenas porque um produto gen\u00e9tico n\u00e3o \u00e9 mais necess\u00e1rio.\u00a0Nos casos listados abaixo, os organismos eucari\u00f3ticos reduzem ou eliminam a express\u00e3o gen\u00e9tica quando n\u00e3o s\u00e3o necess\u00e1rios ou quando uma vantagem adaptativa \u00e9 obtida:<\/p>\n

    \n
  1. Animais cegos que habitam as cavernas perderam elementos necess\u00e1rios para o desenvolvimento dos olhos.\u00a0<\/li>\n
  2. As leveduras perdem a capacidade de se reproduzir sexualmente quando cultivadas por muitas gera\u00e7\u00f5es usando exclusivamente reprodu\u00e7\u00e3o assexuada.<\/li>\n
  3. Esp\u00e9cies de formigas sem asas as perderam por meio da inativa\u00e7\u00e3o g\u00eanica.\u00a0<\/li>\n
  4. Os ursos polares diferem dos ursos pardos devido a muta\u00e7\u00f5es de perda de fun\u00e7\u00e3o em v\u00e1rios genes-chave.<\/li>\n
  5. A evolu\u00e7\u00e3o dos cet\u00e1ceos parece ter ocorrido, pelo menos em parte, por uma muta\u00e7\u00e3o de perda de fun\u00e7\u00e3o em genes-chave.<\/li>\n<\/ol>\n

    Tome nota.\u00a0Evolu\u00e7\u00e3o por perda de fun\u00e7\u00e3o significa perda por muta\u00e7\u00e3o pontual, inser\u00e7\u00e3o, dele\u00e7\u00e3o ou rearranjo do DNA, e pode ser irrevers\u00edvel.\u00a0Significa explodir pontes em vez de constru\u00ed-las<\/strong>, para usar a met\u00e1fora convincente de Behe.\u00a0Essas leveduras n\u00e3o podem mais se reproduzir sexualmente.\u00a0As baleias n\u00e3o voltam a terra.\u00a0Os ursos polares podem recuperar a fun\u00e7\u00e3o perdida por meio de cruzamentos e, se tiverem sorte.\u00a0Talvez essas leveduras pudessem recuperar a reprodu\u00e7\u00e3o sexual perdida pela transfer\u00eancia horizontal de genes.\u00a0Talvez.\u00a0Depende da organiza\u00e7\u00e3o desses genes.<\/p>\n

    Isso me leva a um estudo muito recente publicado na revista\u00a0Cell<\/em>, \u201cTempo e Modo de Evolu\u00e7\u00e3o do Genoma no Subfilo de Leveduras em Brotamento\u201d. Vou citar seu resumo na \u00edntegra.\u00a0<\/p>\n

    \n

    Leveduras de brotamento (subfilo Saccharomycotina<\/em>) s\u00e3o encontradas em todos os biomas e s\u00e3o t\u00e3o geneticamente diversas como plantas ou animais.\u00a0Para entender a evolu\u00e7\u00e3o da levedura em brotamento, analisamos os genomas de 332 esp\u00e9cies de leveduras, incluindo 220 rec\u00e9m-sequenciados, que representam quase um ter\u00e7o de toda a diversidade de leveduras conhecidas.\u00a0Aqui, estabelecemos uma filogenia robusta em n\u00edvel de g\u00eanero compreendendo 12 clados principais, inferimos a escala de tempo de diversifica\u00e7\u00e3o do per\u00edodo devoniano at\u00e9 o presente, quantificamos a transfer\u00eancia horizontal de genes (THG) e reconstru\u00edmos a evolu\u00e7\u00e3o de 45 tra\u00e7os metab\u00f3licos e o conjunto de ferramentas metab\u00f3licas do ascendente comum da levedura de brotamento (ACLB).\u00a0Infere-se que o ACLB foi metabolicamente complexo e o registro do ritmo e modo de evolu\u00e7\u00e3o gen\u00f4mica\u00a0e fenot\u00edpica atrav\u00e9s do subfilo, que \u00e9 caracterizado por n\u00edveis de THG muito baixos e perdas generalizadas de caracter\u00edsticas e os genes que as controlam.\u00a0<\/em>De maneira mais geral, nossos resultados argumentam que a evolu\u00e7\u00e3o redutiva \u00e9 um modo importante de diversifica\u00e7\u00e3o evolucion\u00e1ria<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<\/blockquote>\n

    Em linguagem simples, esses autores sequenciaram os genomas de 332 esp\u00e9cies de leveduras e estabeleceram uma \u00e1rvore de parentesco com base nessas sequ\u00eancias\u00a0gen\u00f4micas.\u00a0Eles ent\u00e3o inferiram quais caracter\u00edsticas metab\u00f3licas o ancestral metabolicamente complexo de todas essas esp\u00e9cies deve ter tido.\u00a0Eles relatam, com base em sua filogenia, que a diversifica\u00e7\u00e3o subsequente dos diferentes g\u00eaneros de leveduras ocorreu por “perdas generalizadas“<\/em>\u00a0de caracter\u00edsticas metab\u00f3licas e os genes que as codificam.\u00a0Houve pouca transfer\u00eancia horizontal de genes.\u00a0Eles dizem que \u201ca evolu\u00e7\u00e3o redutiva \u00e9 um modo importante de diversifica\u00e7\u00e3o evolucion\u00e1ria\u201d. Nota: leveduras em crescimento s\u00e3o eucariontes que se reproduzem tanto sexualmente quanto assexuadamente.\u00a0Portanto, a evolu\u00e7\u00e3o pela perda de fun\u00e7\u00e3o n\u00e3o \u00e9 apenas uma coisa bacteriana ou viral.<\/p>\n

    Duas li\u00e7\u00f5es<\/strong><\/p>\n

    Duas coisas ficam evidentes para mim.\u00a0Primeiro, o ancestral era complexo, os descendentes mais simples.\u00a0Em segundo lugar, a perda de informa\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica, pelo menos no que diz respeito a cada g\u00eanero de levedura, \u00e9 irrevers\u00edvel.\u00a0Esta n\u00e3o \u00e9 a hist\u00f3ria evolucion\u00e1ria padr\u00e3o (por isso Behe apresenta uma nova vis\u00e3o “evolutiva” ou, melhor, “des-evolutiva”<\/a>).<\/p>\n

    Mas talvez era esperado que fosse a hist\u00f3ria evolutiva padr\u00e3o.\u00a0Aqui est\u00e1 um artigo de 2013, em\u00a0Bioessays<\/em>, de Yuri Wolf e Eugene Koonin, chamado “Genome reduction as the dominant mode of evolution”<\/em> (Redu\u00e7\u00e3o do genoma como o modo dominante de evolu\u00e7\u00e3o). Eles listam um n\u00famero de grupos procariotas e eucari\u00f3ticos que compartilham essas caracter\u00edsticas: um ancestral complexo e evolu\u00e7\u00e3o por evolu\u00e7\u00e3o redutiva<\/em>.\u00a0<\/p>\n

    Behe \u00e9 vindicado, mas ele n\u00e3o est\u00e1 parado.\u00a0Ele continuou a trabalhar em suas id\u00e9ias: os limites da evolu\u00e7\u00e3o e a perda da fun\u00e7\u00e3o como o principal modo de evolu\u00e7\u00e3o.\u00a0Isso leva diretamente ao tema de seu novo livro a ser lan\u00e7ado em fevereiro, que \u00e9 chamado, de todas as coisas, de\u00a0Darwin Devolves<\/strong><\/em>.\u00a0Imagine isso.<\/p>\n

    \n

    Original:<\/strong>\u00a0Bacteriophages, Budding Yeast, and Behe\u2019s Vindication<\/a>. Ann Gauger<\/strong>. November 26, 2018.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Grande parte da evolu\u00e7\u00e3o ocorre pela perda de fun\u00e7\u00e3o \u2013 contanto que quebrar ou embotar o elemento funcional codificado (perder sua fun\u00e7\u00e3o) realmente ajude o organismo a sobreviver ou se reproduzir melhor.<\/p>\n<\/div>","protected":false},"author":1,"featured_media":4746,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[40],"tags":[89,131,383],"class_list":["post-4745","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-traducao","tag-aptidao","tag-behe","tag-evolucao"],"yoast_head":"\nBacteri\u00f3fagos, Fermento de Brotamento e o Triunfo de Behe » Portal TDI Brasil +<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Grande parte da evolu\u00e7\u00e3o ocorre pela perda de fun\u00e7\u00e3o \u2013 contanto que quebrar ou embotar o elemento funcional codificado (perder sua fun\u00e7\u00e3o) realmente ajude o organismo a sobreviver 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