Nova pesquisa desafia modelo evolutivo do ciclo celular eucariótico

A origem da célula eucariótica representa uma das inovações mais significativas na história da vida. As células procariontes e eucariontes apresentam estruturas de divisão celular bastante distintas, tanto nos mecanismos de bifurcação celular e de segregação do DNA, como nos componentes proteicos subjacentes que conduzem esses processos. O estudo realizado pelo Dr. Jonathan McLatchie traz uma série de informações que contrapõem o atual modelo evolutivo sobre as origens do ciclo de divisão celular dos eucariontes. O artigo foi publicado em novembro de 2024 no periódico BIO-Complexity[1] e pode ser acessado aqui. O Dr. Jonathan McLatchie é bacharel em Biologia Forense pela University of Strathclyde, mestre (M.Res) em Biologia Evolutiva pela University of Glasgow, mestre em Biociência Médica e Molecular pela Newcastle University e doutor em Biologia Evolutiva pela Newcastle University. Anteriormente, Jonathan foi professor assistente de biologia no Sattler College, em Boston, Massachusetts. 

O estudo retrata detalhadamente a engenharia e o design requintado presente no ciclo celular eucariótico e em seus sistemas de controle. O artigo argumenta que várias características da divisão celular eucariótica exibem complexidade irredutível. Além disso, quase todos os componentes (que são inferidos por estudos filoestratigráficos anteriores como presentes no último ancestral comum eucariótico) parecem ter surgido após a divisão entre as linhagens arqueana e eucariótica.

 

A pesquisa revelou que a maioria dos componentes mitóticos já estavam presentes no último ancestral comum eucariótico (LECA). Dada a presença de complexidade do ciclo celular semelhante ao moderno no LECA, espera-se que existam homólogos entre procariontes para pelo menos alguns dos componentes envolvidos. Esse estudo usou a Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) para pesquisar os proteomas de procariontes (em particular, membros do superfilo Asgard) para potenciais homólogos de componentes do complexo promotor de anáfase/ciclossomo (APC/C) e seus substratos e o complexo de ponto de verificação mitótico (MCC) e rede cinetocoro. Os homólogos dos componentes mitóticos não puderam sequer ser identificados entre as arqueias de Asgard, um superfilo que se acredita representar os ancestrais vivos mais próximos dos eucariotos. 

 

Embora os dados encontrados não tenham demonstrado de forma definitiva a presença de homólogos completos para a maioria das proteínas investigadas, a análise revelou que a maquinaria mitótica está intimamente associada à eucariogênese. Além disso, a cronologia relacionada à origem desses mecanismos não é precisa, e mesmo uma grande janela de tempo (por exemplo, 2-3 mil milhões de anos) não seria suficiente para que mecanismos evolutivos não guiados produzissem sistemas com esse nível de complexidade.

 

FALANDO SOBRE OS RESULTADOS

 

A relevância dos resultados é particularmente interessante, dado que não há essencialmente nenhuma similaridade entre o modo de divisão celular empregado por células eucarióticas e aquele empregado por células procarióticas, seja em termos dos componentes proteicos envolvidos ou da lógica subjacente. Dada a natureza crucial de muitos dos componentes da divisão celular em procariotos e eucariotos, parece improvável a existência de um caminho viável do ciclo de divisão celular procariótica para eucariótica que evite intermediários inviáveis.

 

É valido trazer à memória a maneira como Darwin lidava com a questão da evolução por seleção natural, abordada em em seu livro A Origem das Espécies como: “natura non facit saltus”, expressão latina que significa “a natureza não faz saltos”. Ao contrário do que Darwin acreditava, o que encontramos nos registros fósseis, no que tange à história da vida, é uma imensa diversidade de “saltos” descontínuos.[2, 3] Esse “salto” também pode ser observado na biologia molecular, especialmente referente às origens da vida por meio da transição das células procarióticas para eucarióticas, e as origens da multicelularidade. O artigo em questão pontua que a descoberta de genes e proteínas taxonomicamente restritas, que não têm precursores anotados a partir dos quais possam ter evoluído, também ilustra um padrão de “saltos” na história da vida. Abaixo, abordaremos algumas informações relevantes sobre essa temática.

 

OBSTÁCULOS SIGNIFICATIVOS À ORIGEM DO CICLO CELULAR EUCARIÓTICO POR MEIO DE PROCESSOS EVOLUTIVOS

 

CONDENSINAS

Condensinas são proteínas essenciais para organizar e compactar os cromossomos durante a divisão celular, garantindo que sejam distribuídos corretamente para as células-filhas. Elas atuam em momentos específicos da divisão: a condensina I reforça os cromossomos quando o núcleo já está desmontado, enquanto a condensina II começa a compactação no início do processo.

As moléculas de condensina são compostas de cinco subunidades (como mostrado na figura), incluindo as proteínas SMC (Manutenção Estrutural dos Cromossomos) SMC2 e SMC4, que possuem atividade de produção energética (ATPase). As proteínas SMC possuem domínios coiled-coil (braços longos e flexíveis que se dobram sobre si mesmos, criando uma estrutura em forma de V), um domínio de dobradiça que facilita a dimerização das duas proteínas SMC; e domínios de cabeça contendo sítios de ligação de ATP e ATPase, energizando as atividades das condensinas. Além das subunidades SMC, há também três subunidades não SMC, que se ligam a regiões específicas do DNA e auxiliam na regulação da atividade de condensação.

 

Resumidamente, essas proteínas formam um complexo com cinco partes principais, incluindo duas chamadas SMC (Manutenção Estrutura dos Cromossomos – responsáveis por usar energia para dobrar e estabilizar o DNA em loops) e outras três que ajudam a direcionar as SMC para os pontos certos no DNA. Juntas, elas criam uma estrutura compacta e organizada, indispensável para que os cromossomos fiquem prontos para a divisão. Desse modo, fica evidente que as condensinas são cruciais para o processo de divisão celular. Na ausência delas, a consequência seria a desorganização cromossômica, bem como grande dificuldade em atingir a segregação adequada durante a mitose.

 

CINETOCOROS

 

O cinetocoro é uma estrutura proteica complexa, localizada no centrômero dos cromossomos, essencial para a divisão celular. Ele atua como uma ponte entre os cromossomos e os microtúbulos do fuso mitótico, permitindo a captura e o transporte dos cromossomos durante o processo de divisão, até os polos da célula.

 

As principais funções dos cinetocoros incluem a fixação dos microtúbulos aos cromossomos, a geração de força para movimentar os cromossomos ao longo do fuso mitótico e o controle da separação e do direcionamento dos cromossomos para os polos opostos da célula. Durante a metáfase, os cinetocoros ajudam a alinhar os cromossomos no centro da célula, garantindo que o material genético seja igualmente distribuído entre as células-filhas. Além disso, os cinetocoros detectam a tensão gerada pelos microtúbulos para assegurar uma conexão correta. Se houver qualquer erro nesse processo, como ambos os cinetocoros de um par de cromátides irmãs se conectarem ao mesmo polo, esses problemas podem ser corrigidos pela maquinaria associada aos cinetocoros.

 

Qual seria a consequência da ausência de cinetocoros? Isso resultaria em uma inadequada fixação e tração dos cromossomos ao aparelho do fuso mitótico e o material genético seria distribuído de forma desigual para as células-filhas. Tal fator evidencia a relevância dos cinetocoros para o processo de divisão celular ao ponto de serem encontrados obrigatoriamente em todos os organismos eucarióticos conhecidos.

 

SEPARASE E O COMPLEXO PROMOTOR DA ANÁFASE

 

A transição da metáfase para a anáfase, durante a divisão celular, é controlada por uma “máquina molecular” chamada APC/C, que funciona como um marcador que direciona certas proteínas para serem destruídas. Ela trabalha juntamente com outra proteína, chamada Cdc20, e quando estão conectadas, atuam para eliminar a securina, uma proteína que impede que as cromátides (as duas partes idênticas de um cromossomo duplicado) se separem. Dessa forma, quando ligado ao seu coativador, Cdc20, o APC/C funciona para ubiquitilar (marcar) a securina. A ubiquitilização da securina a direciona para destruição pelo triturador molecular da célula, o proteassoma. Quando a securina é destruída, uma enzima chamada separase é ativada. A separase corta um “anel” chamado coesina, que mantém as cromátides unidas. Isso permite que as cromátides irmãs se separem e sejam tracionadas para lados opostos da célula.

 

Na ausência da separase, as cromátides irmãs não conseguiriam se separar e a célula seria incapaz de separar seus cromossomos na anáfase. Evidência disso foi observada em estudos experimentais de Knockout, os quais indicaram que a ausência da separase resulta em letalidade embrionária.[4,5] A progressão do ciclo celular também seria interrompida na ausência da APC/C, inibindo a progressão da fase de metáfase para a anáfase. Estudos experimentais que eliminaram a APC2 (uma subunidade central da APC/C) em roedores, por exemplo, resultaram em falha letal da medula óssea em apenas sete dias.[6]

 

AURORA QUINASE

 

As aurora quinases são proteínas importantes para garantir que os cromossomos sejam organizados e distribuídos corretamente durante a divisão celular. Uma delas, chamada Aurora quinase A fosforila proteínas envolvidas na organização dos microtúbulos (filamentos que tracionam os cromossomos) e facilita a fixação precisa dos microtúbulos ao cinetócoro. Um estudo mostrou que, quando a aurora quinase A está ausente, embriões de camundongos não sobrevivem além do estágio inicial de desenvolvimento (mórula com aproximadamente 16 células), pois apresentaram problemas na montagem do fuso, culminando em erros na divisão celular.[7] Isso demonstra o papel indispensável dessa proteína no processo de mitose.

 

MICROTÚBULOS

 

Microtúbulos são estruturas finas e tubulares formadas por proteínas chamadas tubulinas. Eles fazem parte do citoesqueleto, que dá suporte e forma à célula. Na divisão celular, os microtúbulos desempenham um papel crucial ao formar o fuso mitótico, uma estrutura que organiza e separa os cromossomos. Eles se conectam aos cromossomos por meio dos cinetocoros e ajudam a puxar as cromátides irmãs para os polos opostos da célula, garantindo que o material genético seja dividido igualmente entre as células-filhas.

 

Os microtúbulos irradiam dos centrossomos e ancoram no complexo cinetocoro, montado ao redor do centrômero de cada cromossomo. Durante a metáfase, os cromossomos são alinhados ao longo do plano equatorial da célula, ligados aos microtúbulos no cinetocoro. Na anáfase, as cromátides irmãs são separadas pelos microtúbulos, impulsionadas pelas forças do fuso polar.

 

Na ausência dos microtúbulos, a montagem do fuso mitótico seria severamente prejudicada, inibindo o alinhamento e a segregação dos cromossomos. Um estudo experimental com embriões de camundongos deficientes em γ-tubulina, (gama-tubulina) proteína essencial para a organização dos microtúbulos na célula, exibem uma parada mitótica que interrompe o desenvolvimento nos estágios de mórula/blastocisto.[8] 

 

O artigo ainda pontua a relevância de proteínas motoras (cinesina e dineína), sobre os pontos de verificação do ciclo celular e o papel das cinases dependentes de ciclina e das moléculas de ciclina na progressão do ciclo celular e conclui ponderando as evidências de complexidade irredutíveis no processo de divisão celular e sua incompatibilidade com o modelo evolucionista. Você pode ler o resumo aqui.

 

Nota: A análise dos componentes essenciais do aparato de divisão celular mitótica realizados pelo Dr. Jonathan McLatchie revela uma intricada rede de dependências mútuas, em que cada peça desempenha um papel indispensável para o funcionamento do sistema como um todo. Microtúbulos, cinetocoros, proteínas reguladoras, e outros elementos interativos precisam trabalhar em perfeita harmonia para garantir a segregação precisa dos cromossomos. Essa característica torna o processo de divisão celular mitótica um exemplo marcante de complexidade irredutível.

 

Na biologia, um sistema é considerado irredutivelmente complexo quando a remoção de qualquer um de seus componentes torna o sistema incapaz de cumprir sua função. Na divisão celular, a ausência de qualquer elemento essencial – como a γ-tubulina para a nucleação dos microtúbulos ou o complexo APC/C para a transição da metáfase para a anáfase – inviabiliza o processo, levando à falha celular e até à morte do organismo em alguns casos. Isso demonstra que a divisão celular não poderia ter surgido de forma incremental por meio de processos cegos, como proposto pelo modelo evolucionário clássico.

 

A existência de sistemas com essa complexidade requer não apenas interação, mas também coordenação e especificidade previamente organizadas. Tal nível de integração aponta para a necessidade de previsão e planejamento, sugerindo que explicações meramente mecanicistas podem ser insuficientes para abordar as origens da divisão celular eucariótica.

 

Por esse e outros motivos outrora abordados, como bióloga, creio no planejamento e nas intencionalidade da criação de todas as formas de vida existentes, especialmente representadas por sua unidade básica que é célula. A vida é a obra prima de um Deus Criador.

 

(Liziane Nunes Conrad é formada em Ciências Biológicas com ênfase em Biotecnologia [UNIPAR], especialista em Morfofisiologia Animal [UFLA] e mestre em Biociências e Saúde [UNIOESTE]. É diretora-presidente do Núcleo Cascavelense da SCB [Nuvel-SCB])

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Referências:

1.                  McLatchie J (2024) Phylogenetic Challenges to the Evolutionary Origin of the Eukaryotic Cell Cycle. BIO-Complexity 2024 (4):1–19 doi:10.5048/BIO-C.2024.4.

2.                  Erwin D, Valentine J (2013) The Cambrian Explosion: The Construction of Animal Biodiversity. Roberts and Company (Greenwood Village, CO).

3.                   Meyer SC (2013) Darwin’s Doubt: The Explosive Origin Of Animal Life And the Case For Intelligent Design. HarperOne (New York).

4.                  Kumada K, Yao R, Kawaguchi T, Karasawa M, Hoshikawa Y, et al (2006) The selective continued linkage of centromeres from mitosis to interphase in the absence of mammalian separase. J Cell Biol. 172(6): 835-46.

 

5.                  Wirth KG, Wutz G, Kudo NR, Desdouets C, Zetterberg A, et al (2006) Separase: a universal trigger for sister chromatid disjunction but not chromosome cycle progression. J Cell Biol. 172(6): 847-60.

 

6.                  Wang J, Yin MZ, Zhao KW, Ke F, Jin WJ, et al (2017) APC/C is essential for hematopoiesis and impaired in aplastic anemia. Oncotarget. 8(38): 63360-63369.

 

7.                  Lu LY, Wood JL, Ye L, Minter-Dykhouse K, Saunders TL, Yu X, Chen J (2008) Aurora A is essential for early embryonic development and tumor suppression. J Biol Chem. 283(46): 31785-90. doi:10.1074/jbc.M805880200

8.                  Yuba-Kubo A, Kubo A, Hata M, Tsukita S (2005) Análise de nocaute genético de duas isoformas de gama-tubulina em camundongos.  Dev Biol. 282(2): 361-73.

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Criacionistas fazem pesquisas sobre dinossauros na Bolívia

Entre as montanhas da Bolívia, cientistas e pesquisadores de várias partes do mundo se reuniram para um evento que une ciência e fé de forma singular. De 4 a 7 de setembro, a cidade de Cochabamba e o Parque Nacional Torotoro deram lugar ao 5º Encontro Sul-Americano de Fé e Ciência.

Organizado pela sede sul-americana adventista e pela Universidade Adventista da Bolívia (UAB), o encontro atraiu mais de 70 especialistas de oito países, incluindo palestras, workshops e uma expedição para estudar o maior registro de pegadas de dinossauros do planeta. Mais do que um simples evento científico, foi uma oportunidade para refletir sobre a harmonia entre a fé criacionista e a investigação científica.

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Elo perdido?

No dia 3 de setembro deste ano, foi publicada uma notícia no site “Olhar Digital” (Di Lorenzo), que diz o seguinte: “‘Elo perdido’ que explicaria a origem da vida na Terra foi encontrado por cientistas”. Naturalmente, os títulos de reportagens, notícias e outros tipos de conteúdos divulgados nas mídias populares tendem a ser sensacionalistas no sentido de que precisam ser chamativos e atrair a atenção do público, mas, muitas vezes, não expressam a realidade do assunto divulgado.

Que os pesquisadores têm esperança de que a bactéria pesquisada por eles, Candidatus Uabimicrobium helgolandensis, possa ser um “elo” entre organismos procariontes e a formação de organismos eucariontes, é verdade (Wurzbacher et al.). No entanto, afirmar que isso foi demonstrado pelas pesquisas e que explica a origem da vida na Terra já é esticar a verdade além de seus limites. É esperado que as mídias façam isso, apenas é bom que tenhamos consciência de que é assim.

Antes de prosseguir, só para relembrar, procariontes são organismos formados por uma única célula, como as bactérias e as arqueas, que não possuem um núcleo envolvido por membrana, nem organelas, apenas cromossomos e ribossomas, além de plasmídeos (DNA circular). Eucariontes são os organismos em que as células contêm núcleo e organelas envoltos por membrana.

A questão da evolução de organismos eucariontes a partir de procariontes é uma que pesquisadores da evolução dos seres vivos procuram desvendar, mas é uma questão bem distante da origem da vida, já que uma bactéria, mesmo a mais simples, já é um mundo em comparação com as moléculas orgânicas que formam os seres vivos. O surgimento das moléculas orgânicas complexas que formam os seres vivos é o desafio com o qual os pesquisadores da origem da vida têm se defrontado por cem anos. Esse problema não está nem perto de ter sido resolvido.

O principal problema das pesquisas sobre a origem da vida e os desafios monumentais que elas têm enfrentado tem a ver com a premissa errada de que a vida é definida pela junção de seus componentes básicos e que, se em algum laboratório forem simuladas as condições primitivas da Terra e moléculas orgânicas essenciais aos serem vivos, tais como ácidos nucléicos, proteínas e fosfolipídios, forem formados, isso representaria o começo da vida na Terra. Uma analogia para esse tipo de premissa seria a suposição de que a formação dos componentes básicos de um computador e a montagem dele, por algum conjunto de situações ideais ocorridas ao acaso, levaria a um computador funcionando perfeitamente e realizando tarefas.

E antes de prosseguir com a explicação dessa analogia, quero esclarecer que a palavra “acaso” para ela não provém de má informação da minha parte. Porque as leis físicas e as consequentes leis da química que dirigem quaisquer experimentos sobre origem da vida não têm preferência por originar moléculas e reações químicas que sejam as específicas e compatíveis com a vida. Por causa disso, porque o que está dirigindo esses experimentos é o acaso, geralmente são formados todos os tipos de moléculas, as que interessam à vida e seus isômeros, entre outros problemas. E também as reações químicas que acontecem são as que interessam para a vida e outras que atrapalham e dificultam essas reações.

Voltando à minha analogia com a construção de um computador, digamos que o computador tenha sido montado corretamente ao acaso, o que aconteceria quando ele fosse conectado a uma fonte de energia e ligado? O computador não faria nada. Por quê? Porque faltaria uma coisa essencial para que ele funcionasse: um sistema operacional, um programa que possibilita que ele realize as tarefas de um computador. Da mesma forma, a vida não está na organização e estruturação dos componentes orgânicos dos seres vivos, mas na “programação” que faz com que suas partes ajam inteligentemente, ou seja, a vida é processamento de informação!

Quanto ao caso das bactérias que estão sendo cogitadas como um elo entre seres procariontes e eucariontes, a ideia por trás dessa proposta é que, pelo fato de elas poderem fazer algo parecido com fagocitar (englobar e digerir) outras bactérias, isso poderia ser um primeiro passo para a formação de organelas com membrana dentro de uma bactéria primitiva. Porque há muito tempo têm sido ensinado em disciplinas de evolução que a mitocôndria (organela celular que produz energia) teria se originado de uma bactéria primitiva que foi englobada por outra célula primitiva e acabou se tornando parte da célula como uma organela. Esse teria sido o caso de cloroplastos e outros plastídeos também. Mas o fato é que se duvidava que uma célula procarionte pudesse ter energia suficiente para fazer algo assim, já que não possuía mitocôndrias que permitissem uma produção de energia bem mais eficiente.

A conclusão de que a bactéria que faz “fagocitose” seria um “elo perdido” entre procariontes e eucariontes se apoia no fato de que existem bactérias que vivem no interior de outros organismos e são conhecidas como endossimbiontes. Outra notícia que teria reforçado a hipótese da origem endossimbiótica de mitocôndrias e cloroplastos foi sobre uma suposta bactéria endossimbionte de uma alga marinha que evoluiu para uma organela (Coale et al. 217-222). Na verdade, os pesquisadores supunham que ela fosse uma bactéria endossimbionte, mas, ao examiná-la mais detidamente, concluíram que ela parece ser uma organela. 

O cenário imaginado para a teoria endossimbiótica é o de que algumas organelas celulares teriam sido formadas por endossimbiose bacteriana dentro de células que já eram eucariontes. Outra hipótese é de que a célula eucarionte teria se originado através de uma série de endossimbioses por diferentes bactérias (Bodył and Mackiewicz 484-492).

Encontrei um artigo em que foi feito mais do que ver como as pistas na natureza sobre este assunto podem apontar para uma conclusão e concluir que foi de fato assim (Libby et al.). O problema disso é que quando se encontra uma resposta possível para algo é preciso que se verifique se essa é a única resposta possível. Concluir que a primeira opção encontrada é a verdadeira porque é nossa resposta preferida para o problema não é a atitude de um verdadeiro investigador. Os autores do artigo que encontrei fazem estimativas quantitativas da viabilidade de organismos procariontes prosperarem numa associação endossimbiótica, já que, como eles disseram, “a endossimbiose é extremamente rara em bactérias e arqueas”.

Eles desenvolveram uma abordagem quantitativa para estimar a influência da compatibilidade metabólica entre os organismos procariontes vivendo em endossimbiose. Essa compatibilidade metabólica estimada significa “a capacidade do hospedeiro e do endossimbionte crescerem com os mesmos recursos”.  

Explicando seus métodos e resultados, os autores dizem o seguinte:

“Aqui, apresentamos uma estrutura quantitativa usando redes metabólicas em escala genômica que avalia o papel da compatibilidade metabólica nos diferentes estágios da evolução da endossimbiose procariótica: viabilidade, persistência e capacidade de evolução. Descobrimos que mais da metade dos pares aleatórios de metabolismos podem formar endossimbioses viáveis; no entanto, as endossimbioses resultantes frequentemente enfrentam custos de aptidão em termos de crescimento que dificilmente serão superados através de mutações. …No entanto, a robustez metabólica reduzida, as taxas de crescimento e a capacidade de evolução que estas endossimbioses provavelmente enfrentam limitam severamente a sua persistência e potencial para irradiar espetacularmente. As altas taxas de extinção e as baixas taxas de especiação resultantes dessas considerações metabólicas sustentariam apenas uma diversidade relativamente baixa de endossimbioses procarióticas existentes, confinadas a ambientes nos quais são menos propensas a serem superadas por hospedeiros ancestrais ou linhagens de endossimbiontes, tais como ambientes pobres em nutrientes.”

Ou seja, é pouco provável que bactérias endossimbiontes em células procariontes prosperariam para formar células eucariontes futuramente. Esses resultados acima mencionados me trazem à memória a história das pesquisas sobre a origem da vida que tenho acompanhado ao longo dos anos.

Em um artigo que foi publicado em 2020, por ocasião de um encontro em que pesquisadores em início de carreira se reuniram para considerar as perspectivas do futuro da pesquisa sobre a origem da vida, são citadas as palavras que  Oparin escreveu em seu livro em 1924:

“Todo um exército de biólogos está estudando a estrutura e organização da matéria viva, enquanto um número não menor de físicos e químicos  está diariamente nos revelando novas propriedades de coisas mortas. Como dois grupos de trabalhadores perfurando as duas extremidades opostas de um túnel, eles trabalham para o mesmo objetivo. O trabalho já percorreu um longo caminho e muito, muito em breve as últimas barreiras entre os vivos e os mortos desmoronarão sob o ataque do paciente e poderoso pensamento científico.”

Os autores desse artigo concluem: “O ‘muito, muito em breve’ não aconteceu até hoje”.

Oparin escreveu o primeiro livro sobre origem da vida que descreve o cenário de uma evolução química das moléculas e células primitivas que foram passando gradativamente, de forma espontânea, do estado não vivo para o de vivo (Oparin).

Freeman Dyson, em seu livro Origins of Life, declarou que a teoria de Oparin foi popular entre os cientistas por cerca de meio século “não porque houvesse qualquer evidência para apoiá-la, mas, antes, porque ela parecia ser a única alternativa para o criacionismo bíblico.” (Dyson)

Mais tarde, em 1953, Miller realizou seu famoso experimento que produziu aminoácidos. Mas o fato é que esse experimento não foi um sucesso. Encontraram-se evidências físicas e geológicas de que a atmosfera não era como seu experimento simulava, os aminoácidos produzidos não permaneciam muito tempo no ambiente em que eram formados senão seriam todos destruídos e descobriu-se que até os vidros dos tubos e balões onde ocorriam as reações reagiam com as moléculas da mistura.

Então, na década de 1980, Thomas R. Cech e Sidney Altman, trabalhando independentemente, descobriram que moléculas de RNA (moléculas muito parecidas com DNA) podem se dobrar de formas complexas e catalisar (acelerar) reações bioquímicas como fazem as proteínas enzimáticas (“The Nobel Prize in Chemistry 1989 - Press release”). 

Leslie Orgel, químico que ficou conhecido como o pai da teoria do mundo de RNA, e Gerald Joyce, bioquímico, idealizaram o que ficou conhecido como “o sonho do biólogo molecular”, mas que acabou se tornando “o pesadelo do químico prebiótico”. A molécula de RNA teria sido a primeira molécula importante para a vida porque conteria os genes codificadores de seres vivos e ao mesmo tempo poderia catalisar as reações de sua própria formação devido a sua função enzimática. Mas o que parecia uma resposta perfeita para o início da vida na teoria, se demonstrou um fracasso nas tentativas experimentais de produzir moléculas de RNA em um cenário prebiótico (de antes da vida começar).

A alternativa ao mundo de RNA consistia em um modelo de origem da vida através de um metabolismo primitivo, mas em 2010, um estudo (Vasas et al. 1470) dos cenários de origem da vida através de metabolismo, utilizando um modelo baseado em simulações computacionais para avaliar quantitativamente a viabilidade deles, concluiu o seguinte:

“A replicação da informação de compostos é tão imprecisa que os mais ajustados genomas de compostos não se mantêm pela seleção e, portanto, falta-lhes capacidade de evolução… Concluímos que esta limitação fundamental de conjuntos de replicadores adverte contra teorias de origem da vida de metabolismo primeiro.”

Um autor, em 2018, examinando a plausibilidade dos vários cenários para a origem da vida propostos (Tessera), cenários em que os compostos orgânicos que surgissem deveriam evoluir para originar seres vivos antes de haver uma evolução darwiniana (que atua sobre seres vivos), concluiu o seguinte:

“A partir desta revisão crítica infere-se que o conceito de ‘evolução pré-darwiniana’ parece questionável, em particular porque é improvável, se não impossível, que qualquer evolução em complexidade ao longo do tempo possa funcionar sem multiplicação e herdabilidade permitindo o surgimento de linhagens genética e ecologicamente distintas nas quais a seleção natural possa operar.”

Em outras palavras, sem multiplicação e herança, não poderia haver uma evolução química das moléculas até surgirem seres vivos.

O fato de estes resultados de pesquisas sobre a origem da vida me virem à mente quando li o artigo sobre a análise quantitativa da viabilidade de endossimbiose é porque estas duas situações demonstram justamente o que acontece quando as pessoas utilizam um conceito fraco de ciência que se originou com os filósofos iluministas e não com os pioneiros da ciência. Vejamos a diferença entre estes últimos e os primeiros.

Declarações de Roger Bacon em Opus Majus (Bacon)

“Passo agora à Matemática, o fundamento e a chave para todas as outras ciências, estudada desde as primeiras eras do mundo, mas que tem sido negligenciada ultimamente. Tratarei a seguir de sua aplicação ao conhecimento humano, ao conhecimento divino e ao governo da igreja... Temos a confirmação da experiência daqueles que conseguiram as maiores distinções em ciência. Eles devem seus resultados ao fundamento matemático de seus estudos... Passando dos métodos aos objetos de estudo, descobrimos ser impossível fazer progresso sem Matemática... Vimos a potência da Matemática quando aplicada a coisas seculares. Passamos agora a sua aplicação a coisas divinas. Filosofia é impossível sem Matemática, Teologia sem Filosofia. Todo o conhecimento está contido, direta ou indiretamente, nas Escrituras. Assim, para o correto entendimento da Escritura, conhecimento da natureza é necessário. Nas Escrituras, há um duplo significado, literal e espiritual. O primeiro é necessário para o segundo: e, como temos mostrado, conhecimento matemático é necessário para isso. Certamente os patriarcas estudaram Ciência Matemática e a transmitiram aos caldeus e egípcios, de onde ela chegou aos gregos. Isso é provado por Josefo e confirmado por Jerônimo e outros doutores, assim como por filósofos como Albumazar. Além disso, os próprios pais louvaram o valor da Ciência Matemática, como pode ser verificado em passagens de Cassiodoro, Agostinho, Bede e outros… O preconceito contra Matemática ganhou força pela luta do paganismo contra o cristianismo, em que a magia era usada pelo primeiro e em que os milagres cristãos eram considerados como magia.”

Declarações de Leonardo da Vinci (Da Vinci)

“Que nenhum homem que não seja um matemático leia os elementos de meu trabalho... Oh! estupidez humana, não percebes que, embora tenhas convivido contigo mesma toda tua vida, ainda não estás ciente da coisa que mais possuis, que é tua tolice? e então, com a multidão de sofistas, enganai-vos a vós mesmos e a outros, desprezando as ciências matemáticas, nas quais a verdade habita e o conhecimento das coisas nelas está... Ciência é a capitã e a prática são os soldados... Aqueles que se apaixonam pela prática sem a ciência são como aqueles que entram em um navio sem leme ou bússola e que nunca podem ter certeza de para onde estão indo... Nenhuma investigação pode ser chamada de ciência real se não puder ser demonstrada matematicamente... Portanto, ó estudantes, estudem Matemática e não construam sem fundamentos... Aqueles que condenam a suprema certeza da Matemática alimentam-se de confusão e nunca podem silenciar as contradições das ciências sofistas que levam ao eterno charlatanismo.”

Declarações de Galileu Galilei (Galilei)

“Em Sarsi pareço discernir a firme crença de que, ao filosofar, devemos apoiar-nos na opinião de algum autor célebre, como se nossas mentes devessem permanecer completamente estéreis e infrutíferas exceto quando casadas com o raciocínio de outra pessoa. Possivelmente, ele pensa que filosofia é um livro de ficção de algum escritor, como Ilíada ou Orlando Furioso, produções nas quais a coisa menos importante é se o que foi escrito é verdadeiro. Bem, Sarsi, não é assim que as coisas funcionam. A filosofia está escrita nesse grandioso livro, o universo, que permanece continuamente aberto a nossa vista. Mas esse livro não pode ser entendido a menos que primeiro se aprenda a entender a língua e a ler as letras com as quais é composto. Ele está escrito na língua da matemática, e seus caracteres são triângulos, círculos, e outras figuras geométricas sem as quais é humanamente impossível entender uma simples palavra dele; sem eles, fica-se a vagar em um labirinto escuro... Colocando de lado as dicas e falando abertamente e lidando com a ciência como um método de demonstração e raciocínio acessível ao uso humano, sustento que quanto mais isto participa da perfeição, menos proposições prometerá ensinar, e menos ainda provará conclusivamente. Consequentemente, quanto mais perfeita ela é, menos atrativa será e menor será seu número de seguidores. Por outro lado, títulos magníficos e muitas promessas grandiosas atraem a curiosidade natural dos homens e os mantém para sempre envolvidos em falácias e quimeras, sem nunca oferecer-lhes uma amostra sequer da nitidez da verdadeira prova pela qual o gosto pode ser despertado para saber o quão insípida é a ração diária da filosofia. Tais coisas manterão uma infinidade de homens ocupados, e será realmente afortunado o homem que, guiado por alguma luz interior fora do comum, puder sair dos confusos labirintos nos quais ele poderia ter permanecido perpetuamente errante com a multidão e tornando-se cada vez mais enredado.”

Agora vejamos as considerações sobre filósofos como Francis Bacon e Denis Diderot

“O Iluminismo, como a época em que a ciência natural experimental amadurece e se destaca, admira Bacon como ‘o pai da filosofia experimental’. A revolução de Bacon (promulgada, entre outras obras, em The New Organon, 1620) envolve conceber a nova ciência como (1) fundada na observação e experimentação empírica; (2) obtida através do método de indução; e (3) como objetivo final e confirmada por capacidades práticas melhoradas (daí o lema baconiano, ‘conhecimento é poder’). (Bristow)” 

“Denis Diderot foi um escritor e filósofo cujo corpus de trabalho contribuiu para as ideias da Revolução Francesa. Ele foi editor das seções de arte e ciência da enciclopédia. Ele foi um ‘teórico científico’ original do Iluminismo, que conectou a mais nova tendência científica a ideias filosóficas radicais como o materialismo. Ele foi especialmente interessado nas ciências da vida e seu impacto em nossas ideias tradicionais sobre o que é uma pessoa ou humanidade. (Kumar 59)”

A diferença entre os primeiros e os últimos é que os primeiros nos legaram uma ciência que se baseia em métodos matemáticos. Esta foi a ciência que inspirou Newton a descobrir o Cálculo que levou à “investigação do calor, luz, eletricidade, magnetismo e química atômica” (Williams). Newton “foi a figura culminante da Revolução Científica do século XVII” (Westfall). O tipo de ciência de Newton, baseado em métodos matemáticos levou ao desenvolvimento da física e da química, que levaram ao desenvolvimento da biologia, da medicina, da engenharia e da tecnologia.

Em contrapartida, as idéias dos filósofos iluministas, baseadas numa ciência que se apoia na razão humana, no raciocínio indutivo, em métodos de tentativa e erro, produziram resultados como a Revolução Francesa e o naturalismo metodológico.

A diferença entre estas duas ciências é que a primeira nos legou um método capaz de ajudar a humanidade a transcender as falhas do raciocínio humano quando ele tenta lidar com coisas que ultrapassam a experiência do cotidiano e que não são possíveis de serem imaginadas para serem observadas e se levantarem hipóteses a respeito. Ela provê insights sobre a realidade que provêm dos métodos matemáticos utilizados. Enquanto que a segunda, limita-se ao que o ser humano consegue imaginar para poder testar, baseia-se em coisas que parecem perfeitamente lógicas para o raciocínio filosófico, mas que na prática, levam a becos sem saída como as pesquisas sobre a origem da vida e o surgimento das primeiras células eucariontes.

(Graça Lütz é bióloga e bioquímica)

Obras citadas:

Bacon, Roger. Opus Majus. Oxford, Clarendon press, 1897.

Bodył, A., and P. Mackiewicz. Brenner’s Encyclopedia of Genetics. 2nd ed., vol. 2, Wrocław, Elsevier Inc., https://open.icm.edu.pl/server/api/core/bitstreams/2e5ba617-0224-403c-8f09-ac1acaacd762/content.

Bristow, William. Enlightenment. Edward N. Zalta & Uri Nodelman, 2023, https://plato.stanford.edu/archives/fall2023/entries/enlightenment/.

Coale, Tyler H., et al. “Nitrogen-fixing organelle in a marine alga.” Science, vol. 384, no. 6692, 2024, pp. 217-222. Science, https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk1075. Accessed 10 09 2024.

Da Vinci, Leonardo. The notebooks of Leonardo da Vinci. 1955. Internet Archive, Braziller, https://archive.org/details/noteboo00leon/page/n6/mode/1up. Accessed 11 09 2024.

Di Lorenzo, Alessandro. “'Elo perdido' que explicaria a origem da vida na Terra foi encontrado por cientistas.” Olhar Digital, 03 09 2024, https://olhardigital.com.br/2024/09/03/ciencia-e-espaco/elo-perdido-que-explicaria-a-origem-da-vida-na-terra-foi-encontrado-por-cientistas/. Accessed 10 09 2024.

Dyson, Freeman. Origins of life. Cambridge, Cambridge University Press, 1999/2000.

Galilei, Galileu. Il Saggiatore. Roma, Rome Giacomo Mascardi, 1623.

Kumar, Sanjeev. “Impact of intellectuals and philosophers in French revolution 1789.” International Journal of History, vol. 2, no. 1, 2020, pp. 56-59.

Libby, Eric, et al. “Metabolic compatibility and the rarity of prokaryote endosymbioses.” PNAS, 2023. PubMed Central, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10151612/. Accessed 10 09 2024.

“The Nobel Prize in Chemistry 1989 - Press release.” The Noble Prize, https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1989/press-release/. Accessed 11 09 2024.

Oparin, A. I. The Origin of Life. 2nd ed., New York, Dover Publications, Inc., 1953.

Tessera, Marc. “Is pre-Darwinian evolution plausible?” Biology Direct, vol. 13, no. 18, 2018. BMC, https://biologydirect.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13062-018-0216-7. Accessed 11 09 2024.

Vasas, Vera, et al. “Lack of evolvability in self-sustaining autocatalytic networks constraints metabolism-first scenarios for the origin of life.” PNAS, vol. 107, no. 4, 2010, pp. 1470-1475.

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