Darwin e Deus

Um blog sobre teoria da evolução, ciência, religião e a terra de ninguém entre elas

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Blog aborda os mais recentes estudos sobre a evolução do homem e dos demais seres vivos, explica o que a ciência tem a dizer sobre o fenômeno da fé e a história das religiões. É produzido pelo jornalista Reinaldo José Lopes.

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Seis décadas de DNA e evolução

Por Reinaldo José Lopes

Exatos 60 anos atrás, a revista científica britânica “Nature” publicava um dos artigos mais importantes de sua história, no qual o biólogo americano James Watson e o físico britânico Francis Crick apresentavam seu modelo da estrutura do DNA. O feito inaugurou a era da biologia molecular e tudo o que veio na esteira dela, dos transgênicos à decifração do genoma humano.

Em reportagem publicada na Folha de hoje, faço um balanço do estado atual da pesquisa e das aplicações na área. Mas, para variar, não cabe tudo — nunca cabe (*suspiro*). Falei com um time fantástico de pesquisadores brasileiros sobre o tema, e queria aproveitar para colocar aqui versões mais completas das declarações de dois deles que têm a ver diretamente com evolução.

Igor Schneider, da UFPA

Primeiro, meu papo com Igor Schneider, biólogo da UFPA que estuda como alterações genéticas levaram à transformação das nadadeiras dos peixes nas patas dos vertebrados.

Diante de toda a complexidade que tem emergido nas últimas décadas, você acha que o conceito clássico de gene e o bom e velho Dogma Central, que diz que a informação flui do DNA para o mRNA (RNA mensageiro) e depois para as proteínas, basicamente deixam de ter validade, ou ainda são simplificações úteis? Os dados do projeto ENCODE, por exemplo, foram mostrados como redefinindo até o conceito de DNA-lixo, em certo sentido — não sei como você interpreta o fato de que 80% do genoma acaba sendo transcrito para a “versão” de mRNA.

O projeto ENCODE atribui função biológica à 80% do genoma, mas não necessariamente afirma que esse 80% é transcrito.

Tradicionalmente, o gene foi definido como um segmento na fita de DNA que codifica uma proteína. Certamente, essa visão não é mais compatível com nosso conhecimento atual sobre como um genoma funciona.

Hoje sabemos que a atividade de um gene depende de múltiplos fatores como por exemplo sequências reguladoras e marcas epigenéticas. Essas sequências reguladoras podem estar localizadas a centenas de milhares de bases de distância do tradicional gene e mesmo assim ser indispensáveis para a expressão gênica. Marcas epigenéticas podem ativar ou inativar um ou mais genes em uma região do genoma.

Além disso, RNAs podem possuir função biológica sem resultar na produção de uma proteína, como é o caso de RNAs não-codificantes como microRNAs, siRNAs e lncRNAs. Nesse contexto, é possível afirmar que nós não possuímos na atualidade um conceito satisfatório de gene. O projeto ENCODE ajudou a iluminar nosso conhecimento acerca dessa fatia do genoma que no passado foi chamada de DNA-lixo e que na verdade pode conter a chave para a nossa compreensão de como a expressão gênica é modulada e possivelmente ajudar a moldar uma nova definição de gene.

Na sua área, em que ponto dá pra dizer que está o consenso hoje quando falamos da relação entre evolução e alteração do genoma? Seria ir longe demais dizer que grande parte das alterações no DNA acabam sendo “ruído”, com pouco significado evolutivo? Além disso, como está o debate entre a importância relativa de genes propriamente ditos versus regiões reguladoras para o processo evolutivo?

Duas ou três décadas atrás, antes de o DNA-lixo ser, digamos assim, removido da lixeira, era possível especular que mutações fora do tradicional gene teriam pouco significado evolutivo. Considerando que as regiões codificantes como genes correspondem a uma pequena fração do genoma, era razoável sugerir que boa parte das alterações no genoma seriam ruído. Hoje, sabemos que um genoma é bem mais que a soma dos seus genes. Portanto, boa parte das alterações no DNA não codificante pode ter relevância biológica e evolutiva.

Em relação à importância evolutiva de regiões codificantes e não codificantes, entendo que um consenso vem se formando em torno da noção de que há espaço para ambos no processo evolutivo. A importância dos genes para o processo evolutivo foi historicamente mais bem documentada pelo simples fato de que é mais fácil identificar e estudar um gene do que estudar um elemento não codificante. Graças a novas metodologias de identificação de elementos regulatórios, hoje podemos demonstrar experimentalmente a importância do DNA não codificante para a evolução.

Algumas das ideias mais ambiciosas – e às vezes aparentemente malucas – da pesquisa na área hoje envolvem a intersecção entre biologia sintética e biologia da conservação, digamos. Gente que defende a possibilidade de alterar um genoma de elefante para recriar algo parecido com um mamute. Queria saber como você enxerga esse tipo de ideia, porque a minha impressão é que vão ser necessários décadas ou até séculos de bioinformática para computar todas as minúsculas alterações necessárias para chegar a um resultado viável. E há também a questão de como manipular genomas com precisão, quase que nucleotídeo a nucleotídeo — coisa que ainda estamos muito longe de conseguir fazer, certo?

Ainda estamos muito longe de poder produzir ou alterar de maneira extensiva um genoma de uma célula eucariótica [como a dos animais e humanos]. Atualmente, o maior desafio do campo da biologia sintética, liderado pelo Instituto Craig Venter, é o de produzir a primeira célula bacteriana sintética. Eu enxergo com entusiasmo esse tipo de iniciativa, porém acredito que esse campo da biologia em breve levantará questões éticas e legais para a sociedade, desafiando nossas leis de patentes e de proteção do material genético. Em muitos países, é considerado antiético ou ilegal patentear o material genético de seres vivos. Seria ilegal patentear genes ou o genoma completo de um organismo que você mesmo “inventou” em laboratório?

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Alysson Muotri, da Universidade da Califórnia em San Diego

Perguntei também ao Alysson Muotri, biólogo brasileiro da Universidade da Califórnia em San Diego, qual elemento do genoma pode trazer mais dividendos de conhecimento no futuro. Foi meio pegadinha, porque sei que ele tem um carinho especial pelos retrotransposons, pedaços de DNA “saltador” que pulam de um canto para o outro do genoma e ainda são relativamente pouco compreendidos. Ele confirmou sua paixão:

“Os transposons representam a origem do genoma atual. Foram eles os primeiros colonizadores (ou parasitas) do genoma e sua atividade resultou em uma série de elementos espalhados pelo genoma que foram evoluindo e hoje são regiões reguladoras, enhancers, promotores, deram-nos todo o código epigenético etc. Entender a evolução dos transposons vai nos trazer um conhecimento mais sofisticado do genoma. Portanto, acho que esses elementos transponiíveis foram negligenciados por muito tempo e sua atividade, principalmente em tecidos somáticos [todos menos os das células reprodutivas], deve ter um impacto ainda desconhecido durante o desenvolvimento ou em doenças”, declarou. Há indícios, por exemplo, de que esses elementos modificam o genoma dos neurônios, aumentando a diversidade de características deles no cérebro humano.

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