Declínio e queda das estruturas vestigiais

Prolegômeno: há exatos cinco anos eu supus, aqui no blog, que os ossos pélvicos dos cetáceos não são estruturas vestigiais, que eles deveriam ter alguma função. Curiosamente, ao que parece, a função foi recentemente descoberta.

 

cb2Elas estão entre os mais famosos exemplos de processos evolutivos, e estão invariavelmente listadas como uma das principais evidências da evolução biológica: as estruturas vestigiais. Porém, quanto mais eu penso sobre elas, quanto mais eu estudo o que elas de fato significam, mais eu me convenço que a importância das estruturas vestigiais tem sido bastante exagerada. Muito provavelmente, os principais exemplos de estruturas vestigiais — o apêndice vermiforme dos humanos e os ossos pélvicos dos cetáceos — não são sequer estruturas vestigiais. Em minha atual opinião, não apenas as estruturas vestigiais devem ser bastante raras de se encontrar como, talvez, sequer existam. É uma posição radical, eu sei, e tentar defendê-la é o fito desta breve postagem.

A questão toda irá orbitar ao redor de um conceito que eu já abordei várias vezes aqui no blog: a fossilização gênica. Como eu não pretendo obrigar você, leitor, a clicar nos links para depois retornar, deixe-me explicar brevemente o que é a fossilização gênica:

Um gene funcional, “correto”, é uma sequência nucleotídica bastante específica, entre bilhões e bilhões de sequências nucleotídicas possíveis. Se considerarmos a questão de um ponto de vista matemático, estatístico e físico, ou seja, se considerarmos a entropia, vamos compreender que alterações ao acaso num gene funcional normalmente tornam esse gene não funcional, enquanto o contrário é praticamente impossível de acontecer. Dessa maneira, a integridade de um gene funcional é constantemente mantida pela seleção: mutações são comuns e variantes não funcionais surgem o tempo todo, e essas variantes ­— por ter um menor ajustamento ou aptidão — são constantemente varridas da população.

E o que acontece quando uma proteína não é mais necessária? A seleção para de eliminar as mutações, os variantes rapidamente se acumulam na população e, considerando a noção (estatística) básica de entropia, o gene funcional rapidamente desaparece. É isso o que chamamos de fossilização gênica.

Aquilo que acontece com um único gene deve acontecer mais rapidamente ainda quando se considera uma estrutura completa (morfológica, fisiológica ou comportamental, pois uma estrutura depende de dezenas ou centenas de genes funcionais integrados). A ideia básica é que, se uma estrutura não é mais necessária, os genes que participam de sua elaboração (supondo que esses genes possuam apenas essa função e nenhuma outra) rapidamente acumularão mutações, fossilizarão, e a estrutura desaparecerá. Tudo isso num intervalo de tempo bem mais curto do que o público leigo, pouco familiarizado com a genética de populações, julga necessário.

Bem, com o conceito de fossilização gênica em mente, vamos voltar aos nossos dois exemplos clássicos de estruturas vestigiais: o apêndice vermiforme em humanos e os ossos pélvicos em cetáceos.

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O apêndice vermiforme humano (fonte: Gray’s Anatomy).

O apêndice vermiforme é, de longe, o mais famoso exemplo de estrutura vestigial: você pode encontrá-lo em virtualmente todo livro texto de biologia sobre evolução. A explicação mais comum, que remonta a Darwin, é que o apêndice participava da digestão de celulose, mas que na nossa linhagem evolutiva, sem sua função prévia, regrediu até o ponto no qual se encontra atualmente. Mas vamos nos perguntar: e por que não continuou regredindo, por que não desapareceu completamente? Se, nesse mesmo intervalo, mudanças morfológicas bem mais drásticas ocorreram, porque o apêndice vermiforme chegou ao tamanhozinho atual e parou por aí? Mais ainda, porque todos os humanos apresentam o apêndice vermiforme (quase) do mesmo tamanho e morfologia?

A explicação é simples: o apêndice vermiforme não é uma estrutura vestigial. Ele têm função,e não só uma, mas várias: além de ser uma estrutura na qual certos glóbulos brancos são maturados, o apêndice vermiforme é um importante reservatório para a microbiota intestinal, que pode reflorestar rapidamente o trato digestivo após uma infecção, por exemplo. Além disso, análises filogenéticas sugerem que o apêndice vermiforme surgiu pelo menos  trinta e duas vezes (e desapareceu outras tantas) ao longo da evolução dos mamíferos. Trata-se claramente de uma adaptação, e não de uma estrutura vestigial.

E quanto aos ossos pélvicos dos cetáceos?

Bem, eu já havia escrito sobre isso anteriormente, aqui no blog. Pelas mesmas razões que eu expus acima, os ossos pélvicos de cetáceos como a baleia franca não deveriam ser estruturas vestigiais: por que eles não desapareceram completamente? Por que eles são praticamente iguais entre os membros da população? Na época, eu não fazia ideia da função que esses pequenos ossinhos poderiam desempenhar, como você pode ler no referido post. Porém, semana passada, estava lendo o blog do Carl Zimmer (The Loom), quando, para minha surpresa, me deparei com o que pode ser a função desses ossos: sexo. Segundo uma proposta atual, os ossos pélvicos estão conectados a músculos associados aos órgãos sexuais. Os “quadris” dos cetáceos podem ter perdido a função de andar, mas não perderam a sua função relacionada ao acasalamento. Por essa razão esses ossos ainda persistem, e não desapareceram completamente.

Dois dos principais exemplos de estruturas vestigiais são, claramente, estruturas com função. É por isso que, cada vez mais, eu me convenço que estruturas vestigiais devem ser bastante raras ou, até mesmo, praticamente impossíveis de serem encontradas. Tenha em mente que, ao contrário do meu livro, onde todas as explicações e definições são adequadamente embasadas com referências bibliográficas, isso aqui é um blog, onde eu me dou ao direito de divagar, de supor, de imaginar (aliás, o selo conjectural blogging lá em cima já indica isso). Isso tendo sido dito, eis o que eu penso atualmente sobre estruturas vestigiais:

  1. Estruturas vestigiais devem ser bastante difíceis de serem encontradas, uma vez que, se uma determinada estrutura não desempenha mais sua função, os genes que a mantinham rapidamente fossilizam.
  2. Estruturas vestigiais devem ter uma alta variação morfológica em uma dada população, uma vez que, se o processo de fossilização genética depende do acaso, ele não deve ocorrer da mesma maneira ou da mesma velocidade entre os diferentes membros de uma população.

Evidências do processo evolutivo existem aos milhões: si monumentum requiris, circumspice. O apêndice vermiforme dos humanos e os ossos pélvicos dos cetáceos são uma dessas evidências — assim como os olhos, o fígado, o cerebelo ou os rins. Ou seja, tudo é evidência de um processo evolutivo, e pode ser evolutivamente explicado. Porém, vestigiais essas estruturas provavelmente não são.

Mais especulações: zebras e moscas

Este curto artigo é um retorno, quase uma nota de rodapé, a dois posts anteriores (que podem ser lidos aqui e aqui), nos quais eu tratei de um tema que me parece importante: o caráter especulativo das explicações acerca de um processo seletivo. Continuar lendo

Acaso ou adaptação? Sobre as moscas com formigas nas asas

cb2Faz tempo que não uso o selo ao lado. Trata-se de uma brincadeira que fiz na época em que o selo Research Blogging, aquele verdinho, foi lançado, e tem por objetivo lembrar uma coisa fundamental: isto aqui é um blog, e boa parte do que escrevo é conjectura, suposição, opinião. É claro que muito do que escrevo é divulgação científica, acerca de teorias e fatos devidamente comprovados e aceitos pela comunidade científica. Porém, eu me dou ao direito de escrever minhas suposições e opiniões, pois, convém repetir, isto aqui é um blog. Agradeço imensamente meus seguidores e eventuais leitores, mas é importante lembrar isso vez ou outra porque o que escrevo aqui, mesmo quando é algo solidamente comprovado, não pode ser citado como fonte, ou seja, não tem a validade de um livro ou muito menos a de um periódico revisto por pares. Continuar lendo

Três domínios? Provavelmente não…

(parte 1 de uma postagem dividida em duas partes)

Você percebe que um conceito está errado e se compromete em substituí-lo pelo conceito correto. Tenta mostrar os problemas do conceito antigo, esforça-se por educar as pessoas, faz propaganda do novo conceito até que, depois de muito trabalho, as coisas começam lentamente a mudar, o conceito novo e correto começa lentamente a se estabelecer. Até que você percebe, um belo dia, que o seu novo conceito está… ultrapassado! Hora de mudar novamente, para um terceiro conceito. Continuar lendo

Quando a evolução é muito, muito rápida

É lugar-comum pensarmos nas mudanças evolutivas como algo que leva milhares, milhões de anos para acontecer. Quem de nós já não ouviu, em nossas épocas de colégio, um professor de biologia dizer “esse processo não se dá da noite para o dia”, ou “essa transição demorou milhões de anos para ocorrer”. De fato, a ideia de que mudanças aparentemente inexplicáveis são possíveis quando associadas a um intervalo de tempo suficientemente longo foi um dos grandes trunfos da biologia evolutiva em sua aurora (período cuja figura central era Charles Darwin), época em que a biologia evolutiva lutava para se mostrar válida não apenas fora mas principalmente dentro do meio científico e acadêmico. O raciocínio, bastante familiar para quem já estudou a história da biologia evolutiva, é bem simples, e foi tomado de empréstimo da geologia: se pequenas forças, agindo por um período de tempo suficientemente longo, foram capazes de imensas alterações na estrutura geológica da terra, o que a seleção não poderia fazer com os seres vivos, dado um intervalo de tempo igualmente longo? Continuar lendo

Sobre o declínio da inteligência humana

Há alguns anos escrevi aqui neste blog duas breves notas sobre fossilização gênica (que podem ser lidas aqui e aqui). De forma bastante resumida, coisa que compromete a acurácia da explicação, a fossilização gênica ocorre quando a pressão seletiva exercida sobre um gene é reduzida ou eliminada. Isso ocorre por que o processo seletivo não é apenas responsável pela manutenção das variantes mais adequadas, ele é também responsável pela própria integridade informacional dos genes responsáveis por tais variedades. Explicando de outra forma, o processo seletivo limpa continuamente o reservatório gênico, fazendo uma faxina e eliminando as mutações deletérias. Quando um determinado gene não exerce mais nenhuma função aparente, as mutações começam a se acumular (ou, em termos físicos, a entropia aumenta), a informação genética é irreversivelmente degradada e, finalmente, o gene acaba por desaparecer, podendo eventualmente deixar alguns resquícios, ou fósseis, no material genético. Analisar algumas alegações recentemente divulgadas pela mídia à luz da fossilização gênica é o fito desta breve postagem. Continuar lendo

Quantos nós?

Estava lendo, em um dia desses, o excelente e criativo “The ancestor’s tale: a pilgrimage to the dawn of life”, de Richard Dawkins. O título do livro, em português, é uma lástima: “A grande história da evolução”, com o evolução em letras garrafais; mais comercial, impossível. Bem, voltando ao assunto, defini-o como criativo devido à maneira como Dawkins estrutura seu livro: fazendo o percurso do tempo ao contrário, Dawkins parte do presente e peregrina para o passado, ao longo da grande filogenia da vida no planeta Terra. Conforme caminha, ele vai chegando aos nós (termo técnico para as ramificações em um cladograma, plural de nó. Não confundir com o pronome nós), onde outros peregrinos juntam-se à caravana; seu intuito é, ao fim da peregrinação, chegar à base da “árvore da vida”, ao último ancestral comum (LUCA, last universal common ancestor) de todos os seres vivos do planeta. Para quem não sabe, Dawkins se inspirou no “The Canterbury tales” de Chaucer. Continuar lendo