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CIÊNCIA NA MÍDIA

Evolução experimental

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Publicado em 26/02/2018

Todos os seres vivos foram criados pelo processo que chamamos de evolução por seleção natural descrito por Darwin no livro A Origem das Espécies. De maneira simplificada funciona assim: numa população existem pequenas diferenças entre indivíduos. Essas diferenças (mutações) surgem ao acaso. Parte dessas diferenças permite que alguns indivíduos tenham mais sucesso (sejam melhor adaptados) ao ambiente e deixem mais descendentes.

Assim, ao longo do tempo a população se modifica. É a seleção natural feita pelo ambiente. Se parte de uma população ocupar um ambiente novo, a seleção natural vai aos poucos modificá-la, criando uma nova espécie. Ao longo de 3,8 bilhões de anos, uma única forma de vida originou toda a biodiversidade do planeta. Os motores desse processo são o aparecimento randômico de mutações e a seleção pelo ambiente que favorece os mais adaptados.

Até poucas décadas se imaginava que a evolução era um processo tão lento que era impossível observá-lo diretamente. Seria impossível executar experimentos para comprovar a teoria ou estudar os detalhes de seu funcionamento. Afinal, um elefante não surge do dia para a noite. O que mudou é que nas últimas décadas foi descoberto que a evolução está ocorrendo na frente de nossos olhos e pode ser observada diretamente. Um elefante realmente não aparece em algumas décadas, mas os elefantes atuais vivem em um novo ambiente em que um predador (o homem) mata seletivamente os animais com presas maiores. O resultado é que a população está se modificando. Elefantes com mutações que provocam uma redução no tamanho das presas estão ficando mais frequentes e descendentes de mutantes que não têm presas estão aumentando em número. Se o ambiente não mudar, elefantes com presas desaparecerão. É a evolução em tempo real. Se ela pode ser observada, é possível fazer experimentos. Esses experimentos comprovam a teoria proposta por Darwin e permitem que se estude os detalhes de seu funcionamento.

Uma das questões é saber se a evolução é um processo determinístico ou probabilístico. Será que uma mesma população submetida diversas vezes à mesma pressão ambiental vai se modificar exatamente da mesma maneira (um processo dito determinístico) ou a cada tentativa ela vai se adaptar de uma maneira diferente (um processo probabilístico)? Os defensores do determinismo argumentam que só existem algumas soluções disponíveis para cada desafio do meio ambiente, e apontam o fato de estruturas semelhantes, como pernas, olhos e nadadeiras, terem surgido diversas vezes durante a evolução. Um exemplo clássico é o olho dos polvos que apareceu de forma independente e é muito parecido com os olhos dos vertebrados (é o que chamamos de evolução convergente). Os defensores do processo probabilístico dizem que essas semelhanças são aparentes e acreditam que novas soluções para um mesmo desafio podem surgir.

O fato é que sem fazer um experimento é difícil decidir. O experimento consiste em iniciar o processo evolutivo diversas vezes em condições exatamente iguais e comparar o resultado após um longo tempo. É como se duplicássemos o planeta Terra, como ele era bilhões de anos atrás, deixássemos cada cópia evoluir de maneira independente, e observássemos o resultado. Isso é impossível, mas uma versão simplificada vem sendo acompanhada faz mais de dez anos.

Como o tempo da evolução é medido em gerações, quanto mais rápido um ser vivo se reproduz mais rápido podemos observar a evolução em ação. Nos humanos cada geração dura 20 anos. Mas existem bactérias cuja geração dura 20 minutos. Faz dez anos um grupo de cientistas dividiu representantes da mesma população de bactérias em 12 frascos independentes. Eles foram submetidos a um ambiente com pouco alimento (açúcar) de modo a criar uma pressão seletiva. A ideia era observar como cada uma dessas populações reagiria ao longo do tempo. O experimento já dura 20 mil gerações (o que levaria 500 mil anos para ocorrer em seres humanos). O resultado mostra que nos primeiros milhares de gerações todas as 12 populações se tornaram mais eficientes no uso do açúcar, consumindo cada vez mais rápido a mesma quantidade de açúcar. As mesmas mutações apareceram e foram selecionadas em cada um dos 12 frascos, mas a ordem em que elas apareceram foi diferente. Tudo indicava que os cientistas estavam diante de um processo determinístico, os 12 mundos independentes (frascos) evoluíam em paralelo.

Mas após 5 anos, ou 10 mil gerações, em um dos frascos apareceram mutantes que conseguiam crescer muito, mas muito mais rápido. Os cientistas foram examinar o que havia ocorrido e descobriram que uma nova mutação complexa e altamente improvável permitiu a essas bactérias se alimentar de um outro componente do meio de cultura, algo nunca visto na natureza. Elas agora “comiam” dois compostos! E nesse frasco as bactérias tomaram um novo rumo evolutivo. Já passaram mais 5 anos (10 mil gerações) e em nenhum dos outros frascos as bactérias “descobriram” esse truque. Claramente um evento randômico (probabilístico) desviou para um novo rumo a evolução dessas bactérias. O experimento ainda continua.

A conclusão é que a seleção natural pode caminhar em paralelo e aparentar ser dominada pelo determinismo por muitas gerações, mas de repente, algo pouco provável ocorre em um dos universos e a evolução toma um novo caminho. O estudo experimental da evolução ainda está no início, mas tudo indica que no longo prazo ele provavelmente é probabilístico. Stephen Jay Gould provavelmente estava certo quando afirmou que se rebobinássemos a história da vida na Terra para seu início e apertássemos “play” novamente a vida se desenvolveria de maneira totalmente distinta.

Mais informações no livro de Johnatha B. Losos Improbable Destinies. Fate, chance and the future of evolution. Riverhead Books (2017)


(Fernando Reinach, para O Estado de S.Paulo, 24/02/2018)



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