Epigenética e Lamarquismo

Costumo introduzir meus artigos com um assunto aparentemente sem relação alguma com o tema central. Esse costume não é de forma alguma uma ideia original minha, aprendi a escrever assim lendo os ensaios de Stephen Jay Gould na Natural History. Minha mulher, por sinal, detesta essas “enroladas desnecessárias”, e preferiria que eu escrevesse indo direto ao ponto. Às vezes eu mesmo, ao reler alguma postagem, acho esse meu hábito meio chato. O presente artigo, contudo, é sobre um assunto tão complexo e indigesto que terei que abandonar completamente esse meu hábito Gouldiano de “enrolar”, se eu quiser que algum leitor entenda alguma coisa. Na verdade, farei até mesmo um breve roteiro do que irei explorar, um roadmap, a fim de aumentar a compreensão do leitor: irei inicialmente defender que a ciência é um processo objetivo, que procura eliminar a subjetividade, os preconceitos e as paixões humanas, e irei defender que isso é possível. Farei isso para poder, de forma objetiva e imparcial, passar para o tópico seguinte, que é o de esclarecer o conceito de “lamarquismo”, e já adianto que não é o que a imensa maioria dos livros didáticos e dos sites da internet dizem ser. Em seguida, irei brevemente explicar o que é epigenética, seus mecanismos e as recentes descobertas nesse campo. Ao final, irei discorrer sobre se a epigenética representa ou não um renascimento do lamarquismo, e qual a importância disso para a biologia evolutiva. Muito bem, mãos à obra.

Uma das principais propriedades das ciências, senão mesmo aquilo que as define, é o método científico. A observação da natureza leva à formulação de uma pergunta, e a partir disso uma hipótese é elaborada. Testamos a hipótese e usamos uma série de ferramentas matemáticas e estatísticas para saber se ela se sustenta ou não. Se a hipótese não se sustenta, ela deve ser descartada, por mais que o cientista seja simpático a essa hipótese. Se a hipótese se sustenta ela é mantida e elevada ao grau de teoria, por mais que o cientista não tenha gostado dela de início. O que eu quero dizer é que a ciência não é um debate de ideias como os que ocorrem na filosofia, na história, na sociologia ou na política. O cientista tem que ser capaz de mudar de ideia, e mudar de ideia constantemente: mesmo que ele tenha passado os últimos quarenta anos estudando e ensinando um paradigma, se alguma equipe publicar um estudo mostrando que aquele paradigma está errado o cientista deve abandoná-lo: acabou-se, vamos esquecê-lo, passemos para o paradigma correto. Muita gente, contudo, sustenta que a ciência não pode ser objetiva porque o ser humano não é objetivo. Bem, isso é outra discussão: o fato do ser humano ser movido por paixões e preconceitos não impede que tentemos executar uma ciência a mais objetiva e a menos tendenciosa possível. Mesmo que se diga que o ser humano jamais será perfeitamente imparcial e objetivo em seus julgamentos, mais uma vez, isso não é razão para dizermos “acabou, esqueçamos a ciência, ela é uma atividade impossível de ser feita por seres humanos”; ao contrário, devemos estar conscientes dessa limitação humana e tentar eliminá-la onde quer que a encontremos na ciência. Dessa forma, por mais que praticamente todos os cientistas sejam contrários ao lamarquismo, no momento em que for comprovado, através do método científico, que o lamarquismo está correto, devemos aceitar esse novo paradigma como o verdadeiro, independente de nossas crenças e predileções prévias. Mas, espere um segundo, o que é mesmo “lamarquismo”?

Infelizmente, a definição de lamarquismo de praticamente todos os livros didáticos e, por essa razão, em quase todos os cursos de biologia evolutiva, está equivocada. Estritamente falando, devemos entender por lamarquismo os mecanismos evolutivos propostos por Lamarck, e esses mecanismos evolutivos são bem mais complexos (e equivocados!) do que dizem os livros didáticos, que, ao baterem repetidamente na tecla do uso e desuso e da transmissão dos caracteres adquiridos, ignoram a maior parte das ideias de Lamarck sobre a evolução orgânica.

Para Lamarck, a scala naturae é um caminho a ser trilhado obrigatoriamente, pois novas espécies surgem constantemente por geração espontânea e são empurradas, ao longo da scala naturae, do menos complexo para o mais complexo, por uma força evolutiva que permearia todas as espécies, uma força que faz as espécies passaram do menos complexo para o mais complexo. Perceba que é uma doutrina bem mais complicada (e mais maluca!) do que o que costumamos ouvir. E o que costumamos ouvir é que o lamarquismo é uma doutrina evolutiva baseada em dois processos:

  1. O uso ou o desuso das partes promove o surgimento de novas características;
  2. Essas características são hereditariamente transmitidas à descendência.

Acontece que nenhuma dessas duas ideias foi criada por Lamarck! É fundamental que deixemos claro, para tentar diminuir uma crendice tão comumente aceita, que a “lei do uso e do desuso” e, principalmente, a “transmissão de caracteres adquiridos” não são criações de Lamarck, sendo conceitos plenamente admitidos pela maioria dos cientistas dos séculos XVIII e XIX. Na verdade, remontam não apenas a séculos, mas a milênios antes de Lamarck. E o fato de que eram conceitos plenamente aceitos no século XIX é claramente comprovado quando se verifica que Darwin fala da transmissão de caracteres adquiridos não menos que uma dezena de vezes em seu On the origin of species. Logo, se nós definirmos “lamarquismo” como a doutrina que defende a transmissão de caracteres adquiridos, poderemos perfeitamente trocar “lamarquismo” por “darwinismo” e tratar os termos lamarquismo e darwinismo como sinônimos, pois Darwin também defendia essa doutrina.

Portanto, devemos compreender que o “lamarquismo” estrito é uma coisa bem diferente do que vemos nos livros de biologia evolutiva. O lamarquismo de fato é uma doutrina esquisita, maluca (aqui estou fazendo um julgamento moral!), profundamente abraçada com a scala naturae, e que já foi devidamente enterrada com várias pás de cal. Mas, para a continuidade da minha argumentação, vamos tratar da definição mais comumente aceita (embora equivocadamente) de lamarquismo:

Lamarquismo é a ideia de que características adquiridas podem ser hereditárias.

Bem, se essa é a definição de lamarquismo a ser usada, já adianto que ela está… correta! Existem inúmeras características adquiridas que são hereditárias. Pense na língua que você fala, por exemplo: é uma característica adquirida e que você transmite à sua descendência. Ou os maus hábitos alimentares: seu pai almoçava e jantava junkfood, você aprendeu isso com ele e passou o costume para o seu filho, que passou para o seu neto e assim por diante. O problema aqui é a confusão entre os termos hereditário e genético (confusão sobre a qual eu trato aqui nesta postagem), que não são sinônimos! “Mas aqui você está simplesmente usando um jogo de palavras”, dirá o leitor. É verdade, estou fazendo um jogo com as palavras, e eu não gosto muito disso. Vamos, então, mudar um pouquinho a definição de lamarquismo para que ela se adeque ao que as pessoas querem dizer:

Lamarquismo é a ideia de que características adquiridas podem alterar o material genético e serem, portanto, geneticamente herdadas.

Muito bem, da maneira como definimos acima, o lamarquismo está claramente errado. Mas e o que dizer da epigenética? Vamos, para responder essa pergunta, explicar rapidamente o que vem a ser epigenética.

A maioria dos seres vivos usa o DNA como reservatório das informações genéticas (empreguei o termo “maioria” porque eu trato vírus como seres vivos). Usando gene como sinônimo de cistron, podemos entender o gene como a receita do bolo, e a proteína (ou as proteínas, no caso dos genes que fazem splicing) como o bolo propriamente dito, produzido por aquela receita. Acontece que possuir a receita não é a única coisa que importa: para que o bolo seja feito é necessário abrir o livro, ler a receita e misturar os ingredientes. Ou seja, os genes que um organismo tem são apenas uma parte do processo: a outra parte são os mecanismos que regulam e controlam a atividade gênica, que dizem onde e quando tal ou tal gene entrará em atividade. Imagine, por exemplo, que um animal é AA e, ainda assim, possui pelos brancos ao invés dos pelos pretos que seu genótipo determina. A explicação pode ser bem simples: apesar de possuir dois alelos A, nenhum deles é expresso, e o animal possui pelos brancos.

Em uma definição bem geral, proposta por Holliday, a epigenética é o estudo dos mecanismos de controle temporal e espacial da atividade gênica ao longo do desenvolvimento do organismo. Numa definição mais restrita, proposta por Riggs, a epigenética estuda as mudanças hereditárias na atividade gênica que não podem ser explicadas por mudanças na sequência nucleotídica. Seja qual for a definição que usemos, a epigenética não é uma coisa nova, e é bem mais comum e conhecida do que imaginamos. Só não havíamos associado o nome à criatura. Por exemplo, quase todos os alunos do ensino médio sabem que o DNA de todas as células humanas é igual, pois todas as células do corpo humano são oriundas de divisões mitóticas do zigoto. O que torna um neurônio diferente de um hepatócito não é seu material genético, uma vez que o material genético dos dois é igual, e sim que genes estão ativos e silenciosos nesta e naquela célula. E, no caso da diferenciação celular, o padrão de genes ativos/genes silenciosos é passado de célula para célula: um hepatócito, ao se dividir, originará dois hepatócitos. Como se percebe, a epigenética é bem mais presente no dia a dia das aulas de biologia do que se imagina.

Outro exemplo bastante famoso de controle epigenético é a compensação de dose nas fêmeas de mamíferos, fenômeno que leva à formação do corpúsculo de Barr: Apenas um dos dois cromossomos X nas células das fêmeas é ativo, o outro se encontra condensado e inativo (mas nem sempre, e nem todo ele). Esse fenômeno se dá inicialmente ao acaso, algumas células inativando o cromossomo X oriundo do pai, outras células inativando o cromossomo X oriundo da mãe. Mas, após um determinado cromossomo ter sido inativado em uma dada célula, todas as células formadas a partir dela terão o mesmo cromossomo X inativado.

Há vários mecanismos moleculares para explicar o controle epigenético, sendo a metilação do DNA o mais conhecido. Um determinado segmento do DNA pode ser metilado, e um gene presente naquele segmento terá sua atividade reduzida. O mais interessante é que, após o DNA ser duplicado, o DNA filho é metilado nos pontos onde o DNA parental encontrava-se metilado. Dessa maneira, o padrão de metilação é passado de célula para célula ao longo da linhagem.

Uma enzima metiladora (azul) ligada ao DNA (rosa). Fonte: SciencePhotoLibrary

Uma enzima metiltransferase (azul) ligada ao DNA (rosa e vermelho). As metiltransferases são responsáveis pela metilação do DNA (Fonte: SciencePhotoLibrary)

Até aqui nada de diferente, uma vez que essas mudanças epigenéticas desaparecerão com a morte do indivíduo. Contudo, alguns controles epigenéticos podem romper a barreira de Weismann, ou seja, passar de uma geração para outra! Esse é o caso do famoso imprinting genômico, um mecanismo comum em mamíferos, onde, num mesmo gene, o alelo oriundo do pai encontra-se inativo enquanto o alelo oriundo da mãe encontra-se ativo (ou vice-versa), mesmo que os dois alelos sejam exatamente iguais e funcionais (um locus homozigoto dominante, portanto). Esse padrão de ativação/inatividade dos alelos é determinado por um padrão de metilação que ocorre na linhagem germinativa do organismo, linhagem essa que originará seus gametas e, assim, o padrão de ativação/inatividade passará para a geração seguinte.

Vamos exemplificar, para tornar a coisa mais inteligível. O gene para o Insuline-like Growth Factor 2 (IGF-2) só é expresso se o alelo for oriundo do pai, e não será expresso se for transmitido pela mãe. Suponha que, para o gene IGF-2, A é um alelo funcional e a um alelo mutante, não funcional. Se o pai for AA e a mãe for AA ambos, logicamente, produzirão gametas A e o zigoto resultante será AA. Contudo, o alelo A oriundo do óvulo será metilado e não será funcional. Mas perceba que a metilação pode ser apagada e refeita: um alelo A que um indivíduo recebeu da sua mãe não é funcional. Mas se esse indivíduo for um macho, ele apagará esse padrão de metilação e esse alelo A, que nele não é funcional, irá compor metade dos seus espermatozoides e, caso algum desses espermatozoides venha a fecundar um óvulo, será um alelo funcional, uma vez que, para a geração seguinte, ele é o alelo vindo do pai! O imprinting genômico é, por sinal, a razão de não haver partenogênese em mamíferos: indivíduos partenogenéticos seriam efetivamente homozigotos recessivos para uma série de genes, que simplesmente deixariam de funcionar, inviabilizando o embrião partenogenético. Um embrião gerado partenogeneticamente por uma mulher AA para o gene IGF-2 será, efetivamente, aa para esse gene (e não chegará a se desenvolver), pois ambas as cópias alélicas teriam vindo da mãe.

Na maioria dos casos descritos, o padrão de ativação/inativação dos genes é determinado por outros fatores genéticos. Contudo, fatores ambientais como toxinas, dieta, estresse e até fatores comportamentais podem alterar o padrão de expressão de certos genes. E, como já vimos, certas modificações epigenéticas podem passar de geração para geração.

Assim, chegamos ao nosso cenário final. Diversos fatores ambientais são capazes de alterar a expressão gênica, e alguns o fazem de forma epigenética. Logo, modificações epigenéticas podem ser adquiridas e, o mais importante, algumas dessas modificações epigenéticas (mas de forma alguma todas) podem ser passadas de geração para geração. Essa nova informação poderá reavivar o lamarquismo, ou seja, devemos considerar o lamarquismo como um conceito correto?

Vejamos novamente o conceito de lamarquismo. Se entendermos por lamarquismo a ideia de que características adquiridas alteram o material genético em sua sequência nucleotídica, não restam dúvidas de que o lamarquismo continua errado. Mas, se num jogo de palavras (que, reitero, é algo que eu não gosto…) modificarmos a definição de lamarquismo de tal forma que ela fique como a seguir:

Lamarquismo é a ideia de que características adquiridas podem modificar o padrão de expressão gênica, e esse padrão de expressão gênica pode ser hereditariamente transmitido.

Se forçarmos a barra a tal ponto, puxando e repuxando a definição até ela se adequar aos nossos propósitos, então a resposta é sim… Teremos que admitir o lamarquismo como correto. Mas perceba que isso é apenas um jogo de palavras. Não há razão para revoltas e escândalos, o mundo não vai deixar de girar apenas porque chegamos à conclusão de que o lamarquismo, definido de forma extremamente conveniente, está correto.

A epigenética é uma área relativamente nova e excitante, e que ainda vai render muito. E, apesar da polêmica que foi criada entre a epigenética e o lamarquismo, não há nada de radical na epigenética a ponto de abalar o paradigma atual da biologia evolutiva. Aliás, os próprios mecanismos de controle epigenético, por mais controversos que sejam, surgiram através do bom e velho processo de evolução por seleção…

12 comentários sobre “Epigenética e Lamarquismo

  1. Olá, Gerardo, que bom que vc consegue dizer de uma maneira “inteligível”, rs, para nós leigos, sobre um assunto tão interessante como a biologia. Ah, o DNA, a molécula da vida…Não fosse ele, e nada do que diz respeito a nós seres humanos poderia existir. No seu artigo vc cria o mistério na dose certa: cistron, alelos, homozigoto, divisão mitótica, partenogênese…..o suficiente para não nos fazer desistir de uma procura no google que possa reavivar nossa memória ou também, criar novas sinapses mesmo, rs,….falar nisso, essa parte da neurociência é outra viagem fantástica. Ok, aprendizado interminável (ainda bem!), ainda tenho de ler o artigo da science magazine que vc linkou. E o Bernardo, será que ele já leu estas novidades? Um abraço, Gerardo, e obrigada por dividir seu conhecimento conosco.

  2. Adoro as suas publicações. Tenho alguns atritos com certos paradigmas. Ainda que sabendo que pegar à letra tem muito que se lhe diga, irei fazê-lo
    “a ciência é um processo objetivo, que procura eliminar a subjetividade, os preconceitos e as paixões humanas”. Creio que existe uma falácia perversa neste paradigma comum, portanto diria que a ciência torna-se pequena pela forma como se aliena da filosofia (e tanto mais). Existe esta crença latente de que o mundo é objectivo, que a ciência é o herói, a nova religião para lá das religiões, que desvenda todos os mistérios e levanta todos os véus. Sinceramente acho uma visão romântica, apaixonada e infantil. A ciência é um processo objectivo que lida com o mundo de uma forma objectiva, para isto, transforma o mundo, as formas e os diferentes fenómenos em objectos para com estes poder lidar e transformá-los em objectos de estudo. E logo neste passo torna-se parcial. O mundo é objectivo, composto de objectos, objectos de estudo e existe aqui um universo inteiro para estudar. Crer que o mundo se resume ao que é objectivo, visível, mensurável, e passível de se converter em objecto de estudo é no mínimo romântico, infantil e ignorante. “As máquinas tem sempre razão” que não significa que estejam sempre certas, pelo contrário, são limitadas porque tem sempre e só razão. Se tratarmos a “natureza”, os fenómenos como objectos analisando o mundo de forma meramente objectiva, iremos reduzi-lo perversamente, a uma matriz e “The matrix is not real” embora pareça de todas as formas. “O mapa não é o território”. E claro que a ciência tem um lugar de suma importância, que melhor será desempenhado compreendendo a sua limitação ao mesmo tempo que integra e evoluindo para lá do paradigma newtoniano/descartiano que continua a ser vigente.
    Recomendo estudo dos trabalho do Ken Wilber que entre outros tem-se debatido nestas questões. http://www.youtube.com/watch?v=_uftB02SjkU

  3. Concordo em parte, mas admiro sua visão sobre o tema. A epigenética não é tão simples quanto descrita e boa parte dos seus mecanismos ainda não está descrita, sequer desvendada. O fato dela ser “herdável” se encaixa explicitamente nas teorias de Darwin: caracteres que são repassados aos seus descendentes, de modo que as vantagens “adaptativas” auxiliarão no novo ambiente. Embora saibamos que a epigenética é transmissível ela, principalmente, é adaptável! O fato de um determinado organismo (eucarionte qualquer) possui um gene “desligado” pela metilação (ou outro evento epigenético) não garante que isso será permanente. Aliás, já sabe-se que certos genes são ligados e desligados (aqui eu paro de colocar as aspas….) de acordo com a necessidade momentânea, como os genes da resposta imune IL2, ou no caso do acionamento de células tumorais para sítios metastáticos. Embora se enquadre parcialmente nas suas considerações, eu ainda sou mais Darwin!!

  4. Boa tarde.

    Como lamarck saberia da existência do material genético? Como ele poderia dizer isso que o senhor acabou de falar, se ele não o conhecia?
    A história do descobrimento do DNA começa no ano de 1869. Quem descobriu foi Johann Friedrich Miescher, bioquímico alemão. A descoberta aconteceu por meio da análise do núcleo de células vindas dos glóbulos brancos.
    O estudo era feito com pus de feridas. O uso desse material se justificava pelo fato dessas células terem núcleo maior e, portanto, mais fácil de isolar. Em meio ás pesquisas, foi notada a presença de algo ácido e desconhecido. O tal material ácido tinha muito fósforo e nitrogênio, pobre em enxofre. Na época, Miescher chamou essa substância de nucleía.

    No ano de 1889, Richard Altmann, comprovou que a tal nucléia era um ácido e lhe deu o nome de ácido nucleico. Por muito tempo a ciência ficou sem saber da grande importância que havia nessa parte do núcleo. Em 1943, Oswald Avery, junto a sua equipe, fizeram uma experiencia, alterando o DNA de uma bactéria. Notou-se que essas alterações poderiam fazer com que bactérias não infecciosas passassem a ser infecciosas. Essa mudança pôde comprovar que o DNA é responsável pela formação das características de ser. Atá que, em sete de março de 1953, James Watson e Francis Crick descobriram a estrutura do DNA. Com o tempo e com mais pesquisas se chegou no nome atual, ácido
    desoxirribonucleico.

    Jean – Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevalier de Lamarck nasceu em 01 de agosto de 1744 em Bazentin-le-Petit, norte da França, e morreu em 28 de dezembro de 1829 em Paris depois de ver suas teorias como naturalista, desacreditadas.

    • Caro “Anônimo”,

      Obrigado pelo refresco histórico, ensinando-me muita coisa da qual eu tinha um conhecimento apenas superficial.

      Entretanto, não vejo onde, no post original, o autor implicou que Lamarck fez uso de algum conhecimento da estrutura do DNA. Até onde vejo, o ponto foi expressar que as ideias de Lamarck sim, ainda podem ser revisitadas à luz de um paradigma diferente, contemporâneo, que acomoda os novos conhecimentos moleculares.

      • Uma parte de seu texto caiu na prova da Unigranrio 2013 – Medicina , confundindo muita gente. Um abraço, olhe lá no site.

      • Obrigado pela informação! Acabei de olhar aqui… e confundiu todo mundo porque está, simplesmente, errada. A definição dada é a de epigenética, e na prova a alternativa dada como correta é epistasia. Acho que quem elaborou se embananou com os epis!
        Abraço,

  5. Muito interessante o post, porem acho que a questão da ciência como algo objetivo que tenta eliminar qualquer subjetividade esta um pouco equivocada, eu acho que a formação de hipótese e ideias a serem testadas podem ser partes de analise subjetiva, de pontos de vistas pessoais. No final a maior importância esta na visualização do problema na maior quantidade de maneiras possíveis, a criatividade vinda da plasticidade individual trabalha junto com a pura razão no desenvolvimento de uma ciência mais livre e abrangente na minha opinião.

  6. O que eu acho mais interessante na epigenética, é que se bem usada e estudada, pode ser usada para “curar” doenças de propensão genética. Outra coisa muito interessante, é que o que acontece com uma mulher grávida, ou as substâncias que ela ingere ou produz, podem interferir de certa forma no feto, e eu acho isso algo realmente incrível! Inclusive estou procurando algum livro sobre o assunto para poder estudar mais detalhadamente, sabe algum para indicar?

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