segunda-feira, fevereiro 29, 2016

Epigenética e a transferência horizontal de genes

O tema foi capa da Vida e Saúde deste mês
Um novo caminho para as pesquisas baseadas em design?

Em relação à hipótese lamarckiana sobre a herança de caracteres adquiridos, Darwin rejeitou inicialmente essa ideia, mas, devido às críticas contra a seleção natural, ele a incorporou na sexta e última edição de A Origem das Espécies (1872), considerando-a um mecanismo de adaptação ao ambiente (portanto, secundário no processo de evolução).[1] Aliás, Darwin já havia tentado explicar em sua obra The Variation of Animals and Plants Under Domestication (1868), de forma muito infeliz, a hereditariedade dos caracteres (inclusive dos adquiridos) por meio das hipóteses da pangênese e das gêmulas.[2] Mas, ao longo do tempo, os darwinistas ridicularizaram essa ideia e, com os avanços da ciência, principalmente da Genética, os neodarwinistas a excluíram definitivamente.[3] Nos últimos anos, porém, alguns aspectos da ideia lamarckiana de herança de caracteres adquiridos (que, a propósito, não é original de Lamarck) parecem ter voltado à tona na Biologia por meio da Epigenética e da Transferência Horizontal de Genes (THG).[4-6] A Epigenética diz respeito à alteração herdável na expressão gênica, sem que haja mudança na sequência primária de DNA, sendo a metilação do DNA e a modificação de histonas importantes mecanismos envolvidos.[7] Trata-se de um campo de estudo emergente cujas implicações poderiam questionar a validade do dogma central da biologia molecular. A THG, por sua vez, é um processo pelo qual ocorre troca de material genético entre espécies não relacionadas (plantas e animais) que vivem em um mesmo ambiente.

Para Junior Eskelsen, coordenador do portal TDI Brasil, “a THG é uma explicação ad hoc para vários casos em seres multicelulares, e o lamarckismo volta a ganhar força com ela. Em um ser multicelular, um código que passa por THG para seguir verticalmente deve entrar no núcleo celular e ser integrado em estágios embrionários ou algo parecido, assim será distribuído no desenvolvimento do indivíduo. Isso porque deve participar da produção de gametas, de alguma forma”.

Em 2015, um estudo experimental observou pela primeira vez um mecanismo para a herança de características adquiridos, em lombrigas Caenorhabditis elegans.[8] Esse mecanismo pode ter sido limitado em seu objeto de estudo, no entanto, eles mostraram que isso acontece. Desde que a Epigenética entrou para o vocabulário, mais geneticistas conservadores tiveram de recuar do dogma central (DNA faz RNA que faz proteína) em graus variados. Nos dias de hoje, é comum ver admissões de herança epigenética e transferência horizontal de genes.

Nesse estudo, os autores mostraram que algumas mudanças ambientais podem causar efeitos que duram algumas gerações – aliás, esses efeitos podem ser revertidos em gerações futuras –, sem quaisquer mutações que alterem a informação no DNA.[8] Os pesquisadores descobriram um agente de transferência de informação na forma de RNA de fita dupla (dsRNA). É a primeira vez que esse processo é observado afetando a linhagem germinativa. Segundo eles, os neurônios podem transportar formas de dsRNA na linha germinativa para provocar o silenciamento de um gene que pode durar até 25 gerações. Isso parece um mecanismo destinado a ajudar as gerações seguintes a se adaptar às mudanças ambientais, e a se tornar mais longevas. É certo que isso é bom para as lombrigas. O que dizer, então, dos organismos superiores?

Os autores consideram a possibilidade de que um mecanismo similar de importação de dsRNA funciona em mamíferos.[8] Esse achado pode enfraquecer o neodarwinismo clássico.[3] Se confirmado, não há mais esperança de mutações benéficas por acaso; em vez disso, haverá sistemas organizados e sofisticados para a transferência de informação persistente – sem a ajuda da seleção natural – a partir do ambiente para o organismo e sua descendência, de modo que possa se adaptar a uma mudança.[9, 10] Um novo nível de organização é linguagem de design. Isso soa como um plano pré-programado em um mundo de mudança: um plano para manter a população estável quando há ameaça de fome, seca, calor, frio, ou outros fatores.[9, 10] O que é intrigante é esse nível de organização que os biólogos não sabiam que existia em animais. Caso se confirme, aqui está um novo caminho em que a pesquisa baseada em design pode assumir a liderança.[3]

Portanto, já podemos deduzir que Lamarck estava parcialmente correto? Seria demasiadamente precipitado. Isso porque ainda existe uma posição contrária à equiparação da Epigenética com a transmissão de características adquiridas.[6, 11] Por outro lado, também existem múltiplas evidências que fortalecem a ideia de a Epigenética ser lamarckiana.[12-19] Logo, devemos continuar sendo imparciais, pois essa questão ainda está em debate. São necessários mais estudos aprofundados sobre o tema antes de anularmos completamente a possibilidade ou de afirmarmos categoricamente a volta da ideia lamarckista.

Mas que a verdade seja dita! Conforme divulgou o pesquisador e historiador da ciência Enézio Eugênio de Almeida Filho: “a Nomenklatura científica já está elaborando uma nova teoria geral da evolução que, para desespero de Darwin e discípulos, não será selecionista, mas incorporará aspectos neo-lamarckistas – a Síntese Evolutiva Ampliada ou Estendida”, que será lançada em 2020.[20, 21]

(Everton Fernando Alves é mestre em Ciências da Saúde pela UEM e diretor de ensino do Núcleo Maringaense da Sociedade Criacionista Brasileira [NUMAR-SCB]; seu e-book pode ser lido aqui

Referências:
[1] Frezzatti Júnior WA. “A construção da oposição entre Lamarck e Darwin e a vinculação de Nietzsche ao eugenismo.” Scientiae Studia 2011; 9(4):791-820. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/ss/v9n4/a04.pdf
[2] Darwin CR. The variation of animals and plants under domestication. Vol. 2. London: John Murray, 1868. Disponível em: http://darwin-online.org.uk/converted/published/1868_Variation_F877/1868_Variation_F877.2.html
[3] O’Leary D. “Epigenetic Change: Lamarck, Wake Up, You’re Wanted in the Conference Room!” Evolution News and Views (25 Aug. 2015). Disponível em: http://www.evolutionnews.org/2015/08/epigenetic_chan098671.html
[4] Vetsigian K, Woese C, Goldenfeld N. “Collective evolution and the genetic code.” Proc Natl Acad Sci USA. 2006 Jul 11;103(28):10696-701. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16818880
[5] Pace JK 2nd, Gilbert C, Clark MS, Feschotte C. “Repeated horizontal transfer of a DNA transposon in mammals and other tetrapods.” Proc Natl Acad Sci USA. 2008 Nov 4;105(44):17023-8. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18936483
[6] Penny D. Epigenetics, “Darwin, and Lamarck.” Genome Biol Evol. 2015 Jun; 7(6):1758–1760. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4494054/
[7] Oliveira JC. “Epigenética e doenças humanas.” Semina cienc. biol. Saúde 2012;33(1):21-34. Disponível em: http://www.uel.br/revistas/uel/index.php/seminabio/article/viewFile/6957/11067
[8] Devanapally S, Ravikumar S, Jose AM. “Double-stranded RNA made in C. elegans neurons can enter the germline and cause transgenerational gene silencing.” Proc Natl Acad Sci USA. 2015; 112(7):2133-8. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25646479
[9] Eakin CM. “Lamarck was partially right—and that is good for corals.” Science. 2014 May 23;344(6186):798-9. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24855237
[10] Weyrich A, Lenz D, Jeschek M, Chung TH, Rübensam K, Göritz F, Jewgenow K, Fickel J. “Paternal intergenerational epigenetic response to heat exposure in male Wild guinea pigs.” Mol Ecol. 2015 Dec 19; Epub. Disponível em: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.13494/epdf
[11] Whitelaw E. “Disputing Lamarckian epigenetic inheritance in mammals.” Genome Biology 2015, 16(1):60. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4375926/
[12] Suzuki MM, Bird A. “DNA methylation landscapes: provocative insights from epigenomics.” Nat Rev Genet. 2008 Jun;9(6):465-76. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18463664
[13] Seong KH, Li D, Shimizu H, Nakamura R, Ishii S. “Inheritance of stress-induced, ATF-2-dependent epigenetic change.” Cell. 2011 Jun 24;145(7):1049-61. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21703449
[14] Szyf M. “Lamarck revisited: epigenetic inheritance of ancestral odor fear conditioning.” Nat Neurosci. 2014 Jan;17(1):2-4. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24369368
[15] Sander JD, Joung JK. “CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes.” Nat Biotechnol. 2014 Apr;32(4):347-55. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24584096
[16] Gapp K, Jawaid A, Sarkies P, Bohacek J, Pelczar P, Prados J, Farinelli L, Miska E, Mansuy IM. “Implication of sperm RNAs in transgenerational inheritance of the effects of early trauma in mice.” Nat Neurosci. 2014 May;17(5):667-9. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24728267
[17] Yao Y, Robinson AM, Zucchi FC, Robbins JC, Babenko O, Kovalchuk O, Kovalchuk I, Olson DM, Metz GA. “Ancestral exposure to stress epigenetically programs preterm birth risk and adverse maternal and newborn outcomes.” BMC Med. 2014 Aug 7;12:121. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25286408
[18] Lane M, Robker RL, Robertson SA. “Parenting from before conception.” Science. 2014 Aug 15;345(6198):756-60. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25124428
[19] Radford EJ, Ito M1, Shi H, Corish JA, Yamazawa K, Isganaitis E, Seisenberger S, Hore TA, Reik W, Erkek S, Peters AH, Patti ME, Ferguson-Smith AC. “In utero undernourishment perturbs the adult sperm methylome and intergenerational metabolism.” Science. 2014 Aug 15;345(6198):1255903. Disponível em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25011554
[20] Almeida Filho EE. “Lamarck parcialmente correto, para desespero de Darwin.” Deafiando a Nomenklatura Científica, 2014. Disponível em: http://pos-darwinista.blogspot.com.br/2014/05/lamarck-parcialmente-correto-para.html
[21] Mazur S. The Altenberg 16: An Exposé of the Evolution Industry. Berkeley, CA: North Atlantic Books, 2010.