O Que Darwin Nunca Soube - Documentário - 2009

Uma pergunta: Por que há essa impressionante diversidade de vida? Uma resposta: Evolução. A brilhante teoria de Charles Darwin que explica como as espécies se adaptam e mudam. É classificada como a melhor ideia que alguém já teve. Mas há um grande problema: Como ela realmente funciona? Hoje, a extraordinária ciência responde a essa questão. Ela está revelando mecanismos ocultos dentro do corpo dos seres que podem explicar transformações surpreendentes, como as aves evoluíram dos dinossauros... por que um peixe já foi um ancestral seu... e, principalmente, o que nos torna humanos. Agora em NOVA, descobrirão o que Darwin nunca soube. MUSKETEERS Albattroz e Capejuna MUSKETEERS Koih e Kakko O QUE DARWIN NUNCA SOUBE A Árvore da Vida terrestre tem uma diversidade impressionante. 9.000 espécies de aves. 350.000 espécies de besouros. 28.000 espécies de peixes. Dois milhões de espécies vivas e aumentando. E nós somos apenas uma delas. Mas por que há uma variedade impressionante de animais? Por que há tantas espécies de peixe? Por que tantas espécies diferentes de besouro? Como esta extraordinária profusão de vida na Terra começou? Hoje, celebramos o homem que responderia a essa questão. Charles Darwin. Ele nasceu há 200 anos e, há 150 anos, ele publicou a obra que se tornou a base de nossa compreensão da vida na Terra. Darwin queria entender como obtivemos esta diversidade extraordinária de vida na Terra. Ele tinha razão. Ele acertou. A teoria da evolução de Darwin... sua explicação para por que as espécies adaptam-se e mudam é considerada a melhor ideia que alguém já teve. Mas o próprio Darwin admitiu que sua obra era incompleta. Muitas questões ainda estavam sem resposta. E a maior delas era: Como? Como a evolução acontecia? Ele não conhecia a mecânica desse processo. Não compreendia as forças físicas que podiam mudar a aparência das espécies. Mas hoje, podemos responder às questões que Darwin não pôde. Podemos olhar sob o manto da evolução e ver como esses processos misteriosos dão origem à diversidade impressionante. O incrível hoje, na perspectiva científica, é que poderemos entender essa diversidade. E isso só aumenta a emoção. Não a desmistifica. A torna ainda mais mágica. E esta é a magia e mistério da evolução. Ao longo do tempo, uma espécie dá origem a várias. Um peixe antigo evoluiu para tornar-se o ancestral de todos os animais de 4 membros, e até nós. E uma espécie, a nossa, desenvolveu um cérebro grande e complexo, permitindo-nos dominar o planeta. Esta é a busca pelas respostas ao que Darwin nunca soube. Darwin iniciou seu caso de amor pela natureza quando criança, como muitos dos seus seguidores modernos, incluindo o biólogo evolutivo, Sean Carroll. Desenvolvi meu interesse por animais da mesma forma que a maioria dos biólogos, que foi nos quintais ou zoológicos. E sempre quando podia, saltava sobre troncos à procura de salamandras, cobras, sapos e coisas assim. Fascinado por seus padrões e comportamento. O mesmo ocorreu ao jovem Charles Darwin. O jovem Charles adorava o ar livre. Adorava besouros e coisas assim. Era um garoto bem normal. E não gostava da escola. Ele foi um estudante tão ruim que seu pai, um médico bem sucedido e uma figura bastante imponente, estava preocupado com o rumo da vida de Darwin. Assim, o pai o mandou para Edimburgo, a melhor faculdade de medicina da Europa, para se tornar um médico. Mas o jovem Charles era cheio de melindres. Ele ficou horrorizado com a escola de medicina. Ele presenciou a cirurgia de uma criança, e isso antes da era dos anestésicos. Ele fugiu da sala de operações jurando nunca mais voltar. Depois, seu pai o mandou para Cambridge, estudar para o clero. Ele também não teve êxito nisso, mas achou seu rumo na vida, revivendo seu interesse de infância pela natureza. Darwin inicia seu trajeto para formar-se em teologia e começa a amadurecer como estudante. Ele levou a sério algumas matérias, sobretudo História Natural, e aprendeu mais sobre botânica, geologia e etc. Ele se torna um cientista de campo criterioso. Sua fama como naturalista rendeu a ele um convite espetacular. Ofereceram lugar a Charles no navio da Marinha britânica HMS Beagle, cuja missão era avaliar as águas em torno da América do Sul. O capitão do Beagle queria um cientista bem educado a bordo e uma companhia para o jantar, alguém com quem conversar. E Darwin preenchia tais requisitos. E assim, Charles Darwin partiu para uma viagem decisiva que revolucionaria nossa compreensão da grande diversidade da vida. A viagem do Beagle levou quase 5 anos. Seguiu seu caminho das ilhas do Cabo Verde e ao longo da costa do Brasil. Foi na Argentina que ele fez sua primeira descoberta importante. No início da viagem, Darwin descobriu fósseis surpreendentes. Ele escavou alguns crânios, mandíbulas e colunas vertebrais de mamíferos gigantes. Eles tinham sido extintos e Darwin começou a ponderar qual a relação desses fósseis aos animais que vivem na América do Sul. Mas um dos portos de escala da viagem de Darwin mostrou ser mais importante que os demais. Galápagos. Este aglomerado de 13 ilhas isoladas fica a 965 km da costa do Equador, no oceano Pacífico. Estas ilhas abrigam animais exóticos não encontrados em outra parte da Terra. Pinguins que vivem na linha do equador e nadam em água quente, em vez dos mares gelados do Polo Sul. Tartarugas gigantes que pesam quase 300 kg. Iguanas, imensos lagartos que nadam e mergulham no mar. No demais lugares, elas vivem em terra. Viajando pela primeira vez a Galápagos, Sean Carroll está vendo os mesmos seres que tanto intrigaram Darwin. De todos animais, creio que a iguana marinha é o maior símbolo de Galápagos, a que eu queria ver. E vê-las em seu habitat nativo, misturando-se na rocha negra, como Darwin descreveu... É emocionante. "É uma criatura de aparência horrível, "de uma cor preta suja, "estúpida e preguiçosa em seus movimentos. "São negras como as rochas porosas sobre as quais rastejam." Darwin descreveu detalhadamente as iguanas em seu diário. Mas ele estava longe de ser a autoridade científica que ele se tornaria. O Darwin que chegou aqui não era o grande teórico que conhecemos hoje. Ele era um colecionador de 26 anos, coletando, quase ao acaso, quaisquer tipos de plantas, animais e rochas. Ele só soube o significado do que coletou mais tarde. Também ficou fascinado pelas tartarugas gigantes, que lhe permitiam montar em suas costas enquanto caminhavam lentamente. "Frequentemente monto nas costas delas "e após dar algumas batidas na parte posterior do casco, "elas se levantavam e iam embora. "Mas era difícil manter o equilíbrio." Darwin mensurou a extrema lentidão das criaturas. Cerca de 6,5 km por dia, calculou ele. Mas o povo local sabia algo mais sobre as tartarugas. Podiam dizer de qual ilha provinha cada tartaruga apenas olhando o seu casco. Os cascos diferiam dependendo em qual ilha viviam. Algumas tinham o casco em forma de domo. Outras tinham o casco arqueado sobre a cabeça como uma sela. Outras diferiam sutilmente na cor. Ou por quanto o fundo do casco se estendia. Darwin, literalmente, sentou sobre uma pista, um meio de entender a grande diversidade de vida, mas ele ainda não percebia isso. Em vez disso, Darwin voltou sua atenção para as aves. As ilhas estavam cheias do que parecia ser uma variedade familiar de espécies. Ele encheu sua bolsa com o que pensou serem tipos de tentilhões, bicudos, cambaxirras e melros. E então, após 5 semanas em Galápagos, Darwin e o Beagle foram a outros portos no Pacífico e finalmente zarparam para casa. A bordo, ele começou a classificar o grande número de espécimes que havia coletado na viagem de 5 anos. Mas foi apenas ao retornar à Grã-Bretanha que ele foi capaz de explicá-los. Tudo começou com uma revelação surpreendente. Toda as aves que ele apanhou eram variações de uma única espécie. Ele nota que as aves coletadas em Galápagos representavam 13 espécies distintas de tentilhões. O que induziu Darwin ao erro foi que elas pareciam totalmente diferentes. Algumas tinham bicos duros e grandes. Outras tinham bicos longos e delgados. E essas diferenças dependiam em quais ilhas elas viviam. Por que seria isso? Por que haveria aves ligeiramente diferentes, espécies ligeiramente diferentes em ilhas distintas, todas numa parte do mundo? Darwin agora pensava nas tartarugas de Galápagos. Elas também diferiam de uma ilha para outra. Seu cérebro começou a maquinar. Começou a cristalizar, aos poucos a tomar forma em sua mente. Ele começou um processo que descrevia como tumulto mental. Arroubos de consciência onde ele escrevia uma nota após a outra. Pensamentos que lhe ocorriam. E, finalmente, eles convergiram para uma única ideia. Darwin percebia agora que de alguma forma, por algum motivo, as espécies mudam. Originalmente, havia apenas um tipo de tentilhão em Galápagos, mas ao longo do tempo ele se diversificou em vários tipos, com formas diferentes de bicos. O mesmo ocorreu com as tartarugas. Uma espécie de tartaruga transformou-se em várias, com cascos distintos, dependendo da ilha na qual vivem. Com essa visão, Darwin adentrou em um perigoso território. A visão padrão da época era que Deus criara todas as espécies. E de que o que Ele havia criado era perfeito e imutável. Mas Darwin discordou. Por que o Criador... se daria ao trabalho de criar tentilhões ligeiramente diferentes para cada uma das ilhas e que fossem parecidos? A visão dominante não fazia sentido. Mas isso foi só o início da revolução de Darwin. Ele voltou sua atenção para os fósseis que tinha coletado na América do Sul. Um era de uma preguiça gigante. Outro era de uma criatura imensa parecida a um tatu. Esses animais estavam extintos, mas pequenas preguiças ainda existiam na América do Sul. Assim como pequenos tatus. O que isso poderia significar? Ele notou que eles pareciam um com o outro. Ele havia achado no solo os ancestrais dos animais que vivem na América do Sul. Era mais uma prova de que as espécies mudam. De alguma forma, esses gigantes antigos foram transformados nos seres menores que vemos hoje. Mas o que Darwin descobriria mais tarde levou essa ideia de como as espécies mudam a um rumo totalmente novo. Na época Vitoriana, os cientistas rotineiramente estudavam as formas de vida na fase embrionária. Como essas minúsculas formas desenvolviam-se de uma única célula num ser completo, há muito tempo era visto como uma das maravilhas da natureza. Observar um embrião em desenvolvimento é o milagre mais glorioso da natureza. Sem dúvida. O que Darwin aprendeu estudando embriões o surpreendeu. Em embriões de cobra, podemos ver protuberâncias. Rudimentos ósseos de patas. Mas estas não se desenvolvem na cobra adulta. Darwin questionou, "Descenderiam as cobras de animais com patas?" Ele aprendeu que baleias, que não têm dentes quando adultas, os tinham quando embriões. Esses dentes desapareceram antes de elas nascerem. Para Darwin, isso devia significar que as baleias descendiam de seres com dentes. Mas os embriões humanos forneceram a prova mais surpreendente. No microscópio, eram visíveis pequenas fendas ao redor do pescoço. As mesmas estruturas achadas nos peixes. Mas nos peixes, elas se transformavam em brânquias. No homem, elas viravam os ossos do ouvido interno. Certamente, isso mostrava que o homem devia descender do peixe. É uma ideia impressionante. Não sei os seus ancestrais, mas os meus incluem padres... e as pessoas habituais. Mas a ideia de que todos nós temos o peixe em nossa árvore genealógica é surpreendente. E assim, Darwin chegou a uma conclusão impressionante que seria fundamental para sua compreensão da grande diversidade da vida. Darwin teve uma ideia muito ousada, a Árvore da Vida, que todas as espécies estavam relacionadas. Ela significava que, se voltarmos o suficiente na árvore genealógica humana, chegaremos ao peixe. Se regredirmos na árvore genealógica das aves, chegaremos aos dinossauros. Seres que não se parecem em nada um com o outro estão profundamente ligados. Ninguém havia chegado a essa ideia antes de Darwin. Parecia ser a explicação para a grande diversidade de animais. Iniciando com um ancestral comum, ao longo do tempo e de gerações as espécies podiam mudar drasticamente. Algumas podiam ganhar novas características corporais. Outras podiam perdê-las. Por fim, um tipo de ser podia ser transformado em algo completamente diferente. Um processo que Darwin chamou "descendência com modificação." Mas sobrevinha uma questão. Por quê? O que provocava a mudança dos seres? Darwin precisava de pistas. E ele as achou em um local surpreendente. Cães. Grandes, pequenos, gordos e altos. Os ingleses há muito tempo são obcecados por eles. Um caso de amor que começou na Inglaterra vitoriana. Mesmo Sua Majestade era louca por cães. Esse caso de amor continua até hoje. Sobretudo entre cientistas como Heidi Parker, do Instituto Nacional de Saúde. Uma das coisas mais interessantes sobre os cães é o tipo de variação que se obtém. Temos cães do tamanho de marmotas em comparação ao Zeppie, o Leonberger, que chega ao tamanho de um cervo mula. Se tivéssemos esse tipo de variação no homem, teríamos pessoas do tamanho de bonecas Barbie. Em sua época, Darwin sabia que essa gama de tamanhos não tinha surgido ao acaso. Através de um cuidadoso processo de seleção, criadores misturam cães diferentes com características distintas para criar novos tipos. Darwin ficou intrigado quando viu o que os criadores faziam com os cães. Podiam selecionar características individuais como tamanho e forma, e podiam mudar a sua raça. O Whippet, por exemplo, foi desenvolvido para caçar coelhos. Foi criado através da mistura do galgo inglês para velocidade, com terriers, usados para caçar presas pequenas. Então ocorreu a Darwin. Haveria uma forma similar de seleção na natureza, mas sem interferência humana? Poderia a seleção natural explicar a enorme diversidade de vida? Foi brilhante. Ele pegou algo familiar e confortável, por exemplo, a procriação seletiva, e explicou que o mesmo tipo de coisa ocorria na natureza só que num ritmo diferente e sem interferência humana. Mas o que conduziria a seleção na natureza? Foi então que Darwin olhou a natureza sob nova perspectiva. A visão vitoriana da natureza era romântica. Cordeiros dormiam com leões. Mas as viagens de Darwin no Beagle levaram-no a uma visão diferente. Para Darwin, a natureza era selvagem. Todos os seres estavam engajados numa luta desesperada pela sobrevivência, que acabava em morte. A dimensão da morte na natureza é horrenda. E, às vezes, não é apenas muita morte, mas morte extremamente desagradável. Mas nesse caos brutal, Darwin viu um padrão. Darwin mostrou que a natureza era um campo de batalha e que tudo estava em competição. E essa batalha brutal, essa guerra da natureza, como Darwin descreveu, era um processo criativo. O padrão visto por Darwin foi que os seres que sobreviviam eram melhor adaptados aos ambientes específicos nos quais viviam. Por exemplo, alguns lidavam com climas extremos. Outros eram ótimos caçadores, perfeitos para pegar a presa disponível. Enquanto outros eram perfeitos para fugir daqueles que os caçavam. Mas como essa visão chocante da natureza explica os tentilhões de Galápagos, onde Darwin observou que aves de ilhas diferentes tinham bicos distintos? De alguma forma, esses bicos distintos deviam auxiliar os tentilhões a sobreviver. Os tentilhões de Galápagos têm bicos de várias formas e tamanhos. E há uma razão para isso. Eles usam os bicos como ferramentas. Se pensar no tipo de ferramenta que gostaria para esmagar uma semente que é muito dura, mas é a comida que você deseja, iria querer um bico como este. O tipo de bico apresentado pelo tentilhão terrícola. Numa ilha onde há apenas sementes difíceis de quebrar, um bico curto e forte representará a sobrevivência do tentilhão. Mas numa outra ilha, o alimento disponível não é semente, mas flores. Se quiser entrar em locais estreitos para obter pólen e néctar que são difíceis de alcançar, não precisaria de um bico forte, mas de um de prospecção. Assim, numa ilha diferente, onde há fonte de alimento distinta, tem-se diferentes formas de bico. E esse padrão repetia-se por Galápagos. Parece que os bicos dos tentilhões mudaram para se adequar à dieta de cada ilha. E foi assim que um tipo original de tentilhão transformou-se em vários. Mas como essas mudanças surgiam? Aqui, Darwin obteve outra pista. Pôde vê-la em sua própria família. Como todo pai sabe, não há dois filhos exatamente iguais. Charles era diferente de seu irmão, Erasmus, embora tivessem os mesmos pais. Os filhos de Charles se pareciam um pouco com ele e com a esposa, Emma. Mas eles também diferiam uns dos outros. Algo que ele chamou de variação. Ele notou que nem todos eram iguais, como um brinquedo saído de uma prensa. Mas havia variação. Darwin sabia que a variação devia ser o ponto de partida para a mudança na natureza. Em qualquer geração, os animais de uma ninhada nunca são idênticos. E, na natureza, uma pequena variação podia representar a diferença entre a vida e a morte. Por exemplo, dois pinguins podem diferir um pouco na espessura da gordura. Um importante fator se você vive no frio extremo. Num clima rigoroso, o ambiente selecionará quem irá viver e quem irá morrer. E lentamente, sugeriu Darwin, ao longo de várias gerações, essas pequenas variações iriam melhorar os mais adaptados e os inaptos iriam desaparecer. Essas variações se acumulam e novas espécies acabam por surgir. Essa evolução por seleção natural é um dos segredos de como novas espécies são formadas. Então, em 1859, após anos de intensa pesquisa, Darwin finalmente publicou sua obra-prima, "A Origem das Espécies". É impossível ignorar sua importância. Foi um grande avanço no conhecimento. Ela provocou as pessoas, mudou a forma de pensar. Foi-se a ideia de que todas as espécies foram criadas perfeitas e imutáveis, consideradas como um artigo de fé. Em seu lugar, Darwin forneceu uma teoria científica adequada, baseada em fatos e observação. É muito mais do que a simples apresentação da ideia de seleção natural. É uma visão de como a evolução por seleção natural atua. 150 anos depois, sua teoria resiste ao *** do tempo. É surpreendente que Darwin tenha acertado tanto. Suas ideias em grande parte permanecem intactas hoje. Mas o próprio Darwin reconheceu que havia lacunas em sua teoria. Ele não sabia como ela funcionava. O que acontece dentro do corpo de um ser que o faz mudar? Mas hoje, finalmente, a ciência moderna fornece respostas através de um mecanismo oculto que Darwin desconhecia. O deserto de Pinacarte no Arizona é um lugar árido e brutal. Sobretudo se você é um rato do deserto. Eles são a presa do deserto. São comidos por todos. São comidos por raposas, coiotes, cascáveis e corujas. Pesando apenas 150 g, este rato nunca poderia lutar contra esses grande predadores. Sua melhor saída para sobreviver é a camuflagem. Não é de surpreender que seu pelo combine com a cor das rochas do deserto. Mas em algumas partes do deserto, o ambiente é diferente. Antigos vulcões entraram em erupção e hoje o deserto é uma miscelânea de lava escura e rocha clara. Mas óbvio, um rato claro numa rocha escura é uma presa fácil. Então ocorreu algo que Darwin poderia ter previsto. O rato que hoje vive nas rochas escuras desenvolveu pelo mais escuro. Os que ficaram nas rochas claras permaneceram claros. Michael Nachman ficou fascinado. Como isto aconteceu? Para descobrir, primeiro ele precisava pegar alguns ratos. Com Sean Carroll, ele visita as armadilhas que pôs na noite anterior. Todos os ratos escuros têm a barriga branca. Logicamente, não há necessidade de a barriga ser escura, pois os predadores virão de cima. Isto Darwin poderia ter feito. Achar alguns ratos e comparar a cor do pelo ao meio ambiente. Mas hoje Nachman pode fazer algo que Darwin nunca pôde. Ele pode olhar o interior do DNA do animal. O estudo do DNA é um dos grandes triunfos da ciência moderna. Ele levou nosso conhecimento de como os seres evoluem e se desenvolvem a um nível que Darwin nunca poderia ter sonhado. A molécula de DNA é um dos segredos da vida. Um sistema perfeito para armazenar grande quantidade de informação necessária a produzir todos os tipos de seres. DNA consiste de uma longa molécula espiralando numa dupla hélice. Essa hélice é composta por 4 moléculas menores, chamadas pelas letras G, A, T e C. O DNA pode ser achado nas células de todos os seres vivos da Terra. O que acho notável no DNA é que a própria molécula é muito elegante. Com um pequeno número de letras, podemos chegar a um número quase infinito de palavras. E essa é a chave. O DNA é um código e seu filamento duplo contém todas as informações que fazem os seres vivos crescer e desenvolver. Alinhadas ao longo de cada molécula de DNA estão sequências especiais variadas desse código que formam nossos genes. Muitos genes são traduzidos em proteínas. E essas proteínas produzem a matéria do nosso corpo. Uma proteína produz o cabelo. Outra, cartilagem. Outras, músculo. O que impressiona no DNA é que ele contém apenas 4 letras, mas todos os tipos de combinações dessas 4 letras contêm toda a informação para produzir todos os seres do planeta. É um gene que determina se nossos olhos serão azuis ou não. Outro nos dá sardas. Outro, covinhas. Mas o DNA tem outra qualidade vital. Ele não permanece o mesmo. Quando um bebê é concebido, o óvulo fertilizado recebe metade do DNA da mãe e metade do pai, criando novas combinações. Por isso parecemos um pouco com nossos pais, mas também somos diferentes. Outra forma do DNA mudar é por mutação. A mutação é ingrediente essencial à receita da evolução. Sem a mutação, tudo permaneceria constante geração após geração. A mutação gera variação, diferenças entre os indivíduos. As mutações podem ocorrer quando o nosso DNA se copia, quando nossas células se dividem e nosso corpo se desenvolve. Um "A", por exemplo, pode ser substituído por um "G" ou um "C" por um "T." Isso pode causar pequenas mudanças imperceptíveis. Mas quando as mutações ocorrem nas células que transmitimos aos filhos, podem causar grandes mudanças. Como transformar um rato de cor clara... ...em escura. "Mutação" parece significar que algo ruim aconteceu. As mutações não são boas nem ruins. Se elas serão favorecidas, ou rejeitadas, ou serão neutras, dependerá das condições que o organismo se encontra. Para o rato do deserto, a mutação que o fez ficar escuro, será boa se estiver vivendo numa rocha escura. Será ruim se viver no deserto arenoso. Foi essa mutação, que escureceu o rato de cor clara, que Michael Nachman estava caçando. No laboratório, ele começou o trabalho meticuloso de comparar os genes dos dois tipos de ratos, tentando identificar as diferenças. A ciência é divertida quando não se sabe o que irá encontrar. Um a um, os genes nos dois ratos mostravam ser idênticos. Mas então, em um gene, ele encontrou algo. Havia 4 lugares onde as sequências de A, T, C e G eram diferentes. Quando um rato nasce com essas mutações, seu pelo fica escuro. E isso significa que ele pode sobreviver nas rochas escuras quando outros não poderiam. Aí estava um exemplo óbvio da evolução e seleção natural em ação. Acho que Darwin ficaria encantado em saber que podemos achar os genes responsáveis por mudanças evolutivas. E esse foi apenas um dos muitos elos descobertos entre as mutações genéticas e a evolução. Os cientistas agora podem identificar uma série de exemplos da evolução em ação. O colobo de Angola enxerga em cores devido à mutação em um gene. Ele pode diferenciar as nutritivas folhas vermelhas das verdes resistentes. Uma falha genética deu a este peixe antártico um poderoso anticongelante no sangue. Assim pode sobreviver nas águas geladas onde outros não podem. Era tão poderoso esse elo entre a mutação genética e a evolução que uma ideia surgiu. Para entender como a evolução age, tudo que precisa fazer é comparar os genes dos seres. Alguém pode achar que pode entender tudo da evolução apenas mapeando os genes de todos os seres. Identificar todos os genes, todas as diferenças e explicaria as diferenças entre, digamos, o rato, o macaco e o homem. Quando o projeto Genoma Humano começou em 1990, o mundo científico entrou em polvorosa. Todos os três bilhões de letras do nosso DNA seriam identificadas em ordem. Paralelamente, o DNA de animais e plantas também era sequenciado. Este seria um grande avanço em nosso conhecimento sobre como as diferentes formas de vida evoluíram. Com isso surgiu outra ideia: que animais complexos como nós teriam bem mais genes que os mais simples. Aqui estamos. O mais complexo e sofisticado animal do planeta. Era de pensar que isso exigiria bem mais informação genética. As apostas estavam abertas. Quão grande seria nosso genoma comparado ao de outros seres? Havia estimativas de que o homem teria entre 80 mil a 120 mil genes. Quando a resposta veio em 2003, foi um choque. 23 mil genes. O mesmo que a galinha... menos que uma espiga de milho. As pessoas ficaram chocadas com o número relativamente pequeno de genes. Resumia-se a algo em torno de 22 mil ou 23 mil genes codificadores de proteína no genoma humano. O simples verme nematoide tem quase o mesmo número. E há plantas que têm consideravelmente mais genes que o glorioso genoma humano. O projeto Genoma foi uma experiência de humildade, pois descobrimos que não eram necessários muitos genes para gerar o homem, como esperávamos. E não foi apenas que tínhamos poucos genes, mas muitos dos nossos genes essenciais eram idênticos aos dos outros animais. Embora a descoberta tenha sido enorme, a revolução genética trouxe um novo conjunto de enigmas. Como solução para o mistério de como funciona a evolução, os genes e suas mutações eram apenas parte da história. Devia haver algo ainda mais sútil e mais misterioso ocorrendo. Temos de explicar como se obtém todas essas diferenças se tem um conjunto similar de genes. A busca para descobrir o que Darwin nunca soube teria de recomeçar. As primeiras pistas irresistíveis viriam das formas de vida que o próprio Darwin estudara: Os embriões. Vejam estes embriões. É quase impossível diferenciar, dias após a concepção, qual é a galinha, a tartaruga, o morcego e o homem. Eles parecem quase idênticos. Apenas quando crescem fica claro quem é quem. Darwin se perguntava, como os cientistas fazem hoje, "Como eles começavam tão idênticos e acabavam tão diferentes?" Há algo profundo no que o embrião estava nos dizendo. E redescobrimos o que Darwin falava o tempo todo, que tudo ocorria no embrião. Em termos de diversidade animal, é a base para a diversidade. O que fascina os biólogos modernos é que todos esses animais diferentes não só se assemelham, como praticamente usam o mesmo conjunto de genes para construir seus corpos. O genes de planejamento do corpo definem a localização da cabeça, dos membros e suas formas, se eles serão braços, pernas ou asas. Outro conjunto de genes define o padrão corporal do animal: as manchas, as listras e as pintas. São os mesmos genes agindo em todos os seres, no leopardo, no pavão, na mosca-da-fruta. E mesmo assim produzem resultados radicalmente diferentes. Isso levou os cientistas a uma visão crucial sobre como os corpos dos animais evoluíram. Não é o número de genes que conta. Não são os genes que se tem, mas como eles são usados, que gera a grande diversidade do reino animal. Descobrir como esses mesmos genes são usados para criar tamanha diversidade tem sido o trabalho de Sean Carroll, um herói improvável da ciência moderna. A mosca-da-fruta. Por mais que eu goste de mamíferos africanos, são péssimas escolhas para animais de laboratório. São grandes, caros e se reproduzem muito lentamente. Para obter dados, temos de achar exemplos mais simples para o fenômeno que queremos compreender. Mas a humilde mosca faz coisas estranhas e surpreendentes. Esta mosca-da-fruta dança atrás de sexo. Uma fêmea extasiada é o centro do show. Ela está obcecada pelas manchas escuras nas asas do macho. Observando tudo isso está o também obcecado Sean Carroll. Podem achar que são irritantes, mas são encantadoras. O macho da espécie realiza uma dança acasalamento elaborada, na qual exibe as asas manchadas em frente à fêmea. Para nós, é tão magnífico como o que faz um pavão. Mas em algumas espécies de mosca-da-fruta, os machos não têm asas manchadas. Há outra espécie de mosca-da-fruta que difere daquela com manchas em dois aspectos importantes: ela não tem mancha nas asas e dança bem menos. Eis aí um clássico enigma evolutivo. Por que um tipo de mosca tem manchas e outro não? Sean Carroll queria saber. O que ocorre em seus genes que as distinguem? Queríamos destrinchar a maquinaria genética para produzir asas com manchas e compreender como evoluíram. Carroll iniciou o processo de exame dos 2 tipos de DNA das moscas. Ele tinha uma pista para direcioná-lo. Ele já conhecia o gene que originava as manchas negras nas asas. Ele o chama de "gene pincel." Mas, para surpresa, quando ele comparou os genes das duas moscas, ambas tinham esse gene. Mas apenas uma tinha manchas. Quando observamos esse gene nas 2 espécies, ambas têm o "gene pincel". A diferença não é ter o gene. É como elas o usam. Uma espécie o usa na asa para produzir manchas. A outra não. Por que o "gene pincel" cria manchas em um tipo de mosca, mas não na outra? À procura de respostas, Carroll recorreu a uma das áreas menos compreendidas do DNA: uma vasta sequência outrora conhecida como "lixo." Tem sido chamada de matéria escura do genoma. Misteriosa. Desconhecida. Estranha. A grande parte da dupla hélice, cerca de 98% dela, não codifica proteínas, que produz o material do nosso corpo. Os genes que codificam compreendem apenas 2%. Mesmo hoje, ninguém tem certeza do que boa parte dessa área não codificante faz, mas há muito tempo desafiava detetives evolutivos, como Sean Carroll. Esta é uma dobra. - O fragmento a testar. - Isso. Carroll já sabia que o "gene pincel" era idêntico nos 2 tipos de mosca. Ele estendeu a pesquisa ao DNA delas. E num local, fora do "gene pincel", ele achou uma pista importante. Um filamento de DNA diferente na mosca de asas manchadas. O que isso significaria? Carroll realizou uma experiência. Ele decidiu pôr o filamento de DNA achado na mosca com manchas na mosca sem manchas. Para ajudar a ver se ele tinha algum efeito, ele o uniu a um gene da água-viva, um gene que codifica a proteína que a faz cintilar. Dividimos o DNA em pequenos fragmentos, e os prendemos à proteína que brilha no escuro. E depois injetamos isso na mosca sem manchas. Então, algo surpreendente aconteceu. Quando observamos as moscas sem manchas, agora havia asas com manchas que brilhavam no escuro. De algum modo, esse misterioso filamento de DNA ativou o "gene pincel" na mosca sem asas manchadas. Antes sem manchas, ela agora tinha pontos luminosos. Bingo! Tínhamos descoberto uma parte importante do DNA. Carroll descobriu algo que está revolucionando nosso entendimento acerca de como os diferentes corpos dos animais evoluíram. Uma parte do DNA chamada "interruptor." Interruptores não são genes. Eles não produzem cabelo, cartilagem ou músculo. Mas ativam e desativam os genes que produzem. Os interruptores são partes poderosas do DNA, pois permitem aos animais usar genes em determinado local e não em outro, em dado momento e não em outro. E assim, coreografar os pontos, listras e manchas dos corpos dos animais. No caso da mosca-da-fruta é uma mutação, uma mudança em poucas letras do DNA, que fez com que o "gene pincel" fosse ativado. E assim, uma nova espécie de asas manchadas foi criada. Mas agora os interruptores estão explicando bem mais que isso. Estão ajudando a resolver muitas questões evolutivas desconcertantes. Como um ser pode se transformar em outro ao perder suas pernas. Tudo retorna ao que Darwin viu no embrião da cobra. Os rudimentos de pernas. Isso o convenceu que a cobra evoluíra de algum animal de quatro patas. Ao longo dos anos, o mesmo processo misterioso, a perda de pernas, foi visto em outros seres. Como a baleia. Suas nadadeiras dianteiras têm ossos do braço de um ser terrestre, até mesmo os dedos. E um pouco mais atrás no seu corpo... ...há vestígios de uma pélvis. Claramente, ela descendia de um animal que andou sobre a terra. Muitos animais evoluíram para deslizar no solo como as cobras. Outros animais deslizam ou nadam pela água como as baleias. Assim, se precisa de um corpo aerodinâmico, é bom livrar-se dessas coisas que saem do corpo, como membros. Como a baleia, o peixe-boi é outro grande mamífero que vive no mar. E ele também perdeu suas patas traseiras. Como? Darwin nunca pôde responder a essa pergunta. Mas hoje, graças ao nosso entendimento acerca da ativação e desativação do DNA, e a um minúsculo peixe, estamos nos aproximando da resposta. Neste lago da Colúmbia Britânica, há um ser que não devia estar aqui. O esgana-gatas. A maioria dos esgana-gatas vive no oceano. Mas há cerca de 10 mil anos, alguns ficaram presos neste lago, separados do Pacífico. E, ao longo dos anos, evoluíram. O esgana-gatas marinho tem um par de nadadeiras no estômago que são como espinhos. Servem para defesa. Os espinhos dificultam que os esgana-gatas sejam comidos. Mas os esgana-gatas lacustres perderam os espinhos no estômago. E isso intriga os pesquisadores David Kingsley e seu colega, Dolph Schluter. Para entender o que há por trás disso, eles identificaram o gene que produz os espinhos dos esgana-gatas. É um dos genes dos planejamento corporal e, nenhuma surpresa, eles o acharam de forma idêntica nos esgana-gatas marinhos e lacustres. A questão era, por que ele não foi ativado no esgana-gatas lacustre, que perdera os espinhos? Kingsley achava que a resposta estava em um interruptor. Sabemos que interruptores genéticos existem, mas são difíceis de achar. Não temos um código genético que nos permita ler a sequência de DNA e dizer: "há um interruptor para ativar gene em determinado lugar." Mas enfim, investigando o vasto filamento de DNA que não codifica proteínas, ele o achou. A parte do DNA que se modificou no esgana-gatas lacustre. Essas mutações implicaram a quebra do interruptor. Ele não ativou o gene que produz espinhos. Mas este trabalho pode ter implicações para além dos esgana-gatas. Eles estão convencidos de que há um elo entre a perda dos espinhos dos esgana-gatas e outros seres, como o peixe-boi, que perdeu as pernas. Eles obtiveram duas pistas tentadoras. Primeira, o mesmo gene de planejamento corporal que é responsável pelos espinhos do esgana-gatas, também atua no desenvolvimento dos membros posteriores. A segunda pista é mais hesitante. O esgana-gatas lacustre perdeu seus espinhos, mas a evolução deixou alguns remanescentes minúsculos... vestígios de ossos, e eles são assimétricos. Maiores à esquerda que à direita. Pensamos, "Não seria maravilhoso se essa desigualdade clássica "for o registro de usar o mesmo gene "para controlar a perda do membro posterior "num animal completamente diferente?" Kingsley e sua equipe passaram a investigar os peixes-boi, procurando esse padrão assimétrico. E eles o acharam. Em diversas caixas de esqueletos de peixe-boi, eles viram ossos pélvicos que eram maiores do lado esquerdo e menores no direito. Agora, Kingsley e a equipe procuram o mesmo interruptor no peixe-boi que fez o esgana-gatas lacustre perder os espinhos. E, se eles o acharem, terão uma poderosa explicação para algo que aturdiu Darwin. Como seres como peixes-boi, baleias e cobras desenvolvem seus membros inferiores. Mas tudo isso suscita outra questão: Se os interruptores têm papel tão profundo nas formas e padrões diferentes dos corpos dos animais, em asas manchadas, espinhos e patas posteriores, o que aciona esses interruptores? Pesquisadores veriam as respostas em animais bem familiares a Darwin. Os tentilhões de Galápagos. Arkat Abzhanov e Cliff Tabin passaram anos tentando descobrir como os tentilhões de Galápagos obtiveram seus diferentes bicos. O ponto de partida foi o que aprenderam com o próprio Darwin. Os bicos eram vitais para a sobrevivência das aves. Numa ilha onde o alimento principal era sementes, os tentilhões tinham bicos curtos e duros para abri-las. Numa ilha onde a alimento principal era flores, as aves tinham bicos longos e pontudos para sugar néctar e pólen. E eles sabiam mais uma coisa. Os tentilhões nascem com os bicos completamente formados. A resposta ao porquê eles tinham bicos tão diferentes devia estar em algo que lhes acontecia quando embriões no ovo. Algo surpreendente acontece dentro desses ovos. Genes são ativados e desativados. E dependendo que de como isso ocorre irá determinar que tipo de tentilhão é formado. Para descobrir o que ocorria, primeiro os pesquisadores tinham de coletar alguns ovos. Aí está ela. Ela acaba de voltar. Para pôr ovos. É provável que ela já tenha uma ninhada. Ótimo. Ela está saindo. Abzhanov checa o ninho de um tentilhão terrícola e acha um único ovo. Ele não o retirará, pois a mãe pode abandonar o ninho. Outro ninho tem 3 ovos. Ele pega um para sua pesquisa, pois sabe que a mãe porá outro para substituí-lo. A equipe coleta vários ovos, com embriões em diferentes estágios de desenvolvimento. Assim, eles poderão analisar exatamente como os diferentes bicos se desenvolvem. No laboratório, eles podem iniciar o processo. Este embrião de tentilhão de cactos está a caminho do seu bico característico longo e pontudo. E este embrião de tentilhão terrícola desenvolve um bico curto e grosso. Queríamos testar e entender os genes envolvidos na produção do bico. Produzindo um bico grande, largo e grosso diferente de um longo e fino ou de um bico curto e fino. Eles se concentraram num grupo de genes que controla o desenvolvimento do rosto das aves. Conforme investigavam, viram algo intrigante. Um determinado gene de planejamento corporal tornou-se ativo no tentilhão terrícola de bico curto e grosso, no 5º dia de desenvolvimento. Mas não foi ativado no tentilhão de cactos de bico longo e fino, durante mais 24 horas. Isto foi uma revelação. Os mesmos genes eram responsáveis pelos bicos de todos os tipos de tentilhões. As diferenças eram em tempo e intensidade. Conseguimos! Encontramos! São os mesmos genes que produzem um bico pontudo e fino ou um bico grande e amplo para quebrar de sementes. O fundamental, o que fazia a diferença, toda a diferença, é o tempo de ativação do gene, quando era ativado e desativado. E as revelações não acabaram por aí. Havia algo especial neste gene. Como os demais genes de planejamento, ele não produzia o material do nosso corpo. Não produzia cartilagem para os bicos dos tentilhões. Ele aciona interruptores. E os interruptores ativam ou desativam os genes que produzem o bico. Trata-se de um tipo diferente de genes. Genes que controlam outros. Os cientistas agora sabem que nem todos os genes são criados iguais. Alguns produzem a matéria do nosso corpo. E são necessários interruptores para ativar e desativar tais genes. Os genes de planejamento corporal acionam esses interruptores, dizendo aos genes da matéria o que fazer e quando. Essa coreografia sutil tem efeitos profundos sobre como os diferentes corpos dos animais são formados. E esse conhecimento está nos ajudando a resolver talvez o maior de todos os enigmas darwinianos: o mistério das grandes transformações. Tudo remonta à ideia da árvore da vida de Darwin. De que todas as formas de vida estão relacionadas. E, a partir de um antigo ancestral comum, ao longo de bilhões de anos, elas mudaram e se diversificaram, assim seres que começaram com a mesma aparência evoluíram para se tornar completamente diferentes. E os cientistas fizeram algumas conexões surpreendentes. Que os dinossauros têm um ancestral comum com as aves. E que um peixe deve ter sido o ancestral de todos os seres de quatro membros, incluindo nós. De todas as suas ideias, esta foi provavelmente a mais surpreendente de Darwin. Foi algo para compreender como 2 espécies tornaram-se diferentes. Como a forma do seu bico podia mudar. Foi um pequeno passo. Mas e as grandes diferenças? As diferenças entre os peixes que nadam no mar e os animais que andam sobre a terra? Como essas mudanças ocorreram? Durante anos, provas das grandes transformações foram achadas. Por exemplo, um ano após Darwin publicar "A Origem das Espécies", foi descoberto um fóssil chamado arqueópterix. Ele possuía características das aves e dos dinossauros. Darwin tinha visto prova igualmente convincente em embriões. As fendas nos ouvidos de todos os seres terrestres, incluindo o homem. Em nós, elas se tornam os minúsculos ossos do ouvido interno. Mas nos peixes, elas se tornam brânquias. Uma sugestão tentadora de que os animais terrestres deviam descender dos peixes. Mas o problema sempre foi "como". Como poderia um peixe desenvolver pernas e andar sobre a terra? Darwin não sabia. Mas Neil Shubin estava determinado a resolver esse problema. Isso atraiu minha imaginação. Eis uma nadadeira e do outro lado estava um membro. E pareciam diferentes em muitos aspectos. Pensei que seria um problema científico de 1ª classe ao qual dedicar minha pesquisa. E tenho dedicado minha pesquisa a ele desde então, durante 20 anos. O primeiro estágio da busca de Shubin foi descobrir um fóssil. Se Darwin estivesse certo, em algum lugar haveria uma forma transitória, um fóssil que fosse parte peixe, mas que tivesse o rudimento de pernas. Mas onde procurar? Ele tinha uma pista. O registro fóssil mostra que os seres com pernas surgiram pela 1ª vez há 365 milhões de anos. Antes disso, só havia peixes. Verão após verão, Shubin acampou na Ilha Ellesmere, a algumas centenas de quilômetros do Polo Norte. Ela tinha rochas expostas desse período de transição. Os vídeos do cientista mostram como o lugar era remoto e desolado. Está frio. É congelante todos os dias durante o verão. Os ventos são intensos. Eles podem chegar a 80 km/h. Há ursos polares por lá. Temos de portar armas. É um lugar lindo. Vai adorar. É minha casa de verão. Cada expedição era cara, mas após três delas, havia pouco para mostrar. Uma quarta viagem parecia inútil. Lembro-me de ter falado com meus colegas: "Devemos ir? Isto é um desperdício de dinheiro?" Foi nosso momento decisivo. E quase não fomos. Mas eles decidiram tentar uma última vez. Após 3 dias, eles ainda não tinham achado nada. Quando ninguém esperava que algo acontecesse... Um colega quebrava rochas e eu estava a cerca de 1,5 m dele. E ouvi, "Ei, pessoal! O que é isto?" Saindo do penhasco havia um focinho de um peixe. E não um peixe comum. Um peixe com cabeça chata. Ao vermos um peixe de cabeça chata em rochas com cerca de 375 milhões de anos... sabíamos que tínhamos achado o que procurávamos. Um focinho chato com olhos na parte superior, características de um animal que põe a cabeça para fora da água. E para isso, ele precisaria de algo como braços. Nesse momento, comemoramos. Éramos apenas seis em campo à época. Foi uma bela cena. De volta, Shubin e sua equipe começaram a trabalhar, examinando o fóssil de 375 milhões de anos. Batizaram sua descoberta de "Tiktaalik," palavra inuíte para peixe de água doce. Tiktaalik é a forma de transição perfeita. A maior parte do seu corpo é de um peixe. Coberto por escamas. Mas ele também tinha algo pouco ictioideo... um braço em forma de nadadeira, ou talvez uma nadadeira em forma de braço. O Tiktaalik tinha a estrutura óssea vista nos braços e pernas de todos os animais com 4 membros. Um osso grande no topo, dois ossos embaixo, levando a um feixe de ossos no pulso e tornozelo. O mesmo padrão encontrado em todos, da ovelha ao cão pastor, ao próprio Shubin. Agora tínhamos um animal que podia se erguer do substrato, seja no fundo da água ou sobre a terra. Uma questão óbvia era por que o Tiktaalik desenvolveu esta nova estrutura? Uma possível resposta é sugerida por outros fósseis achados perto dele. Havia grandes peixes predadores com 3 a 4,5 m de comprimento convivendo com o Tiktaalik. O Tiktaalik era a presa. Para sobreviver, ele tinha poucas opções. Ou crescia, obtinha uma carapuça ou saía do caminho. Shubin acha que o Tiktaalik saiu do caminho. Com nadadeiras em forma de braços, ele podia arrastar-se para segurança em terra ou em águas rasas. Mas isso era apenas metade da resposta. Isso nos mostra o verdadeiro mecanismo genético, a receita genética que produz uma nadadeira e a que produz um membro. Com 375 milhões de anos, o DNA do Tiktaalik desaparecera há muito tempo. Shubin precisava de um parente próximo, um peixe que ainda estivesse vivo. Precisávamos de um ser que estivesse na parte certa da árvore evolutiva, mas que também fosse um peixe que tivesse a nadadeira carnuda. Assim, começou a busca. Vários peixes encaixavam-se no perfil. Mas Shubin favoreceu um em especial... o peixe-espátula. O peixe-espátula é um peixe bem estranho. Eles desenvolveram um focinho muito longo. E são vorazes. Comem uns aos outros. Perde muitos dos peixes quando eles nadam juntos, pois comem uns aos outros. Vivendo nas águas rasas do Mississípi, ele também é um fóssil vivo. Os cientistas passaram anos decifrando as relações entre as diferentes espécies de peixe, e sabem que o peixe-espátula é um dos últimos sobreviventes da classe a qual pertenceu o Tiktaalik. Mas ao contrário do Tiktaalik, o peixe-espátula existe em abundância. O peixe-espátula é fonte comum de caviar. Obtivemos os nossos de viveiros de caviar. Curiosamente, embora o Tiktaalik esteja extinto, o peixe-espátula é a sua forma atual mais primitiva. Suas nadadeiras ostentam menos relação a um braço ou perna do que as do Tiktaalik. E por ambos serem parentes, os dois tipos de peixe devem compartilhar os mesmos genes. Shubin começou a investigar os embriões de peixe-espátula, à procura dos genes que produzem suas nadadeiras. E logo ele se concentrou num determinado grupo de genes de planejamento corporal chamados genes Hox. Os genes Hox são encontrados em todos os animais complexos do verme-aveludado, que remonta a 600 milhões de anos, ao homem moderno. E em todo esse tempo, as letras do seu DNA permaneceram praticamente imutáveis. São aristocratas da comunidade de genes, perto do topo da cadeia de comando. Dão ordens que reverberam pelo embrião em desenvolvimento... ativando redes inteiras de interruptores e genes que produzem as partes do corpo. Eles são essenciais à forma e ao perfil de um ser em desenvolvimento. Esses genes determinam onde serão a dianteira e a traseira do animal. A parte superior e inferior, os lados esquerdo e direito, o interior e o exterior, onde serão os olhos, as pernas e o intestino. Quantos dedos ele terá. Shubin descobriu que os genes Hox tinham papel central na formação das nadadeiras do peixe-espátula. Um conjunto de genes Hox determina o 1º estágio do desenvolvimento da nadadeira. Um pedaço de cartilagem que sai do torso. Surpreendentemente, em todos os animais de 4 membros, incluindo nós. Os mesmos genes criam o úmero. No peixe-espátula, outro conjunto de genes Hox comanda o estágio seguinte do desenvolvimento da nadadeira. Mais uma vez, os mesmos genes controlam o crescimento de nossos dois ossos do antebraço. Por fim, os mesmos genes, agindo em ordem diferente, produzem o feixe de ossos na extremidade da nadadeira. A mesma sequência dos mesmos genes produz os nossos dedos das mãos e pés. Essa foi uma grande revelação. De repente, a origem dos braços e pernas dos seres não parecia um avanço tão grande. Se os mesmos genes agiram no Tiktaalik, então muitos dos genes necessários para produzir pernas e braços já eram apresentados por peixes pré-históricos. Tudo que precisaram foi algumas mutações. Pequenas mudanças no tempo e sequência do que era desativado e ativado, e uma nadadeira poderia virar um membro. Muitas vezes a origem de novas estruturas na evolução não envolve o surgimento de novos genes ou novas receitas genéticas. Antigos genes, antigas vias genéticas, podem ser reconfigurados para produzir coisas novas maravilhosas. Hoje é possível responder o que Darwin não sabia e explicar como todos os seres de 4 membros poderiam descender dos peixes. Há cerca de 375 milhões de anos, um ser como o Tiktaalik estava sob ataque... atormentado por predadores. Mas algumas mudanças aleatórias na atividade dos genes Hox levaram as nadadeiras a desenvolver uma estrutura parecida a um membro. O Tiktaalik poderia arrastar-se para longe do perigo, em terra firme. Na terra, ele encontrou um mundo de plantas e insetos... um mundo pronto para a colonização. Um mundo perfeito para animais com braços e pernas. E assim, ao longo de milhões de anos, esses novos membros evoluíram, mudaram e se diversificaram. Alguns adaptaram-se para correr. Outros para voar. Alguns para cavar. Outros para se pendurar. E assim os seres com 4 membros dominaram o mundo em uma infinidade de formas diferentes. E tudo devido a algumas mudanças em um antigo conjunto de genes. E essa é a verdadeira maravilha a qual o nosso novo conhecimento do DNA nos levou. Há genes que produzem a matéria dos nossos corpos, interruptores que os desativa e ativa, e outros genes que dão ordens a esses interruptores. Juntos numa complexa sequência de tempo e intensidade, eles se combinam para produzir a surpreendente diversidade de vida neste planeta. Isso realmente é algo que Darwin nunca soube. Mas poderia esta nova ciência também explicar talvez a pergunta mais fundamental de todas. O que nos torna humanos? A variedade da atividade humana é impressionante. O que me fascina são as coisas malucas que o homem faz. Se olharmos pelo planeta e se houver algo estranho e interessante que possa ser feito, o homem o fará em algum local por aí. E quando vemos tudo isso, temos que nos perguntar. O que nos torna especiais? Qual a base desta humanidade? De todas as maravilhas da natureza, as conquistas da mente humana são incomparáveis. Somos a única espécie que pensa no que os outros pensam de nós, que punimos aqueles que prejudicaram outros, a criar arte... música... arquitetura... a dedicar-se à ciência... à medicina... a produzir o microchip. Só nós podemos destruir milhões ao apertar um botão. Não é de se surpreender, que durante séculos pensamos que o homem era diferente das demais espécies, que era melhor, criado à imagem de Deus. Mas então Darwin começou a tirar conclusões de provas como as fendas branquiais nos embriões humanos que mostravam que descendíamos dos peixes. Mas foi quando ele traçou um paralelo com outros parentes, que ele começou a ter problemas. Pouco depois de Darwin voltar de sua viagem, em Londres, uma orangotango chamada Jenny estava em exposição. E foi uma grande sensação. Era o primeiro grande símio a ser exibido em cativeiro. E Darwin ficou surpreso em como ela agia de forma infantil. E ele viu muito do comportamento humano na forma de agir desse orangotango. Quando Darwin sugeriu que o ser humano devia descender dos macacos, ele foi trucidado. Ele foi acusado de atacar a crença basilar de que a humanidade foi criada à imagem de Deus acima de todos os outros seres. Mas hoje, a ideia que temos um ancestral comum com os macacos é totalmente aceita pela Biologia. Em vez disso, como resultado de termos sequenciado os genomas do homem e do macaco, enfrentamos um enigma diferente. Katie Pollard é especialista em DNA de chimpanzé. Dadas as diferenças óbvias entre o homem e o chimpanzé, era de se esperar que nosso DNA fosse muito distinto. Mas é quase 99% idêntico. Apenas 1% de diferença entre o DNA do homem e do chimpanzé. O mistério enfrentado pela ciência moderna não é como animais tão diferentes possam ser parentes, mas como espécies tão próximas possam ser tão diferentes? Isso é realmente algo que Darwin nunca soube, mas aos poucos, os cientistas começam a achar as respostas. E uma resposta começa com análise da genética de um órgão humano fundamental. Nossas mãos. A mão humana é espantosa. Ágil e habilidosa, nada parecido a ela existe em outro lugar na natureza. Ela nos oferece uma combinação singular de precisão e força, e boa parte disso deve-se a um dedo em especial. Nosso polegar. Uma das características da mão humana é nossa habilidade de tocar todos os quatro dedos com o polegar. E isso nos permite segurar assim. Nos dá muita precisão. O pode de agarrar é a habilidade de pôr muita força nesse tipo de contato. Se seguramos uma bola, estamos comprimindo-a. Podemos concentrar muita força nisso. Assim é melhor para arremessar uma bola. Descobrir por que temos mãos tão versáteis comparado aos nossos parentes mais próximos é atribuição de Jim Noonan, da Universidade de Yale. Ele começou analisando aquele 1% de DNA vital que diferencia o homem do chimpanzé. É uma das perguntas fundamentais da ciência: "O que nos torna quem somos?" É a isso que tentamos responder. "O que torna o homem humano." Foi um trabalho lento. 1% pode não parecer muito, mas contém cerca de 30 milhões de letras químicas do DNA. Letras A, T, C e G. O genoma é um lugar grande. Apenas ao olhar uma sequência, não podemos dizer, em grande parte, o que é importante ou não. Mas ele acabou localizando algo no DNA humano. Uma sequência que era diferente em 13 lugares em relação ao DNA do chimpanzé. O problema era que ele não sabia o que esse pedaço de DNA fazia. Para descobrir, ele o inseriu num embrião de um rato. Para facilitar o acompanhamento dos efeitos do DNA, ele o uniu a outro gene que liberava uma cor azul. Dessa forma ele podia ver onde o gene se ativa no embrião. Conforme o embrião se desenvolvia, o pedaço de DNA parecia estar ativo em todas as partes. Mas o mais intrigante. Ele estava fazendo algo na pata em desenvolvimento. Achei que era algo maravilhoso. Era uma imagem impressionante. Noonan viu o DNA humano tornando-se ativo no polegar e dedão do pé do embrião de rato. Parece que Noonan achou um interruptor que ajuda a formar este atributo essencial do homem: O nosso polegar, a parte de nossa mão que nos dá tanta força e precisão. A força e precisão que nos permitem segurar um pincel, manipular ferramentas, pilotar um caça, registrar nossos pensamentos. Todas essas coisas que nos diferenciam dos outros macacos. Claro que ter uma mão hábil é uma coisa, mas temos de saber usá-la. E para isso, precisamos de outro órgão essencial à humanidade: Nosso cérebro. O cérebro humano é grande, 3 vezes maior que o do chimpanzé, e está estruturado de forma diferente. Como esse órgão extraordinário evoluiu é essencial para compreender por que somos do jeito que somos. Foi algo que Darwin não soube explicar, razão pela qual muitos dos seus críticos não se convenceram de sua versão para a origem do homem. Mas hoje parte da resposta ao porquê temos um cérebro tão notável pode vir de uma fonte surpreendente. Hansell Stedman é um atleta dedicado e médico. Ele nunca imaginou que iria ter uma resposta para um grande mistério evolutivo. Ele dedicou a carreira a tentar curar a distrofia muscular. Uma doença degenerativa angustiante e por vezes fatal. Sua busca é pessoal. Meu primeiro contato com a distrofia muscular foi inevitável. Os meus irmãos mais novo e mais velho nasceram com distrofia muscular. A distrofia muscular é uma doença genética. As pessoas afetadas têm mutação em um gene que tira dos músculos a habilidade de se autorreparar. Esse exercício de escalada esgota milhares de células musculares, mas elas se regenerarão durante a noite e, se possível, estarão mais fortes no dia seguinte, como resultado de tudo isso. Enquanto que na distrofia muscular, o processo de lesão é extremamente acelerado e supera a capacidade do corpo de se recuperar. À procura de uma cura, Stedman investiga as centenas de genes que controlam o desenvolvimento dos músculos. Quando o projeto Genoma Humano começou, Stedman aproveitou a oportunidade. Quando o projeto Genoma Humano começou, sabíamos exatamente o que procurar. Stedman procurava quaisquer novos genes produtores de músculos. À medida que o genoma humano era sequenciado, ele começou a analisar montanhas enormes de dados. Por fim, ele acabou achando o que procurava. Um gene produtor de músculo anteriormente não identificado. Mas havia algo estranho nesse novo gene. Ele não se parecia a nenhum outro gene produtor de músculo. Faltavam duas letras. Este gene devia causar uma doença. Logo ficou claro que se tiver uma mutação desse tipo, teria sérios problemas musculares. Eis um enigma. Por que o homem teria um gene defeituoso? Talvez fosse apenas um erro nos dados. Stedman decidiu investigar um pouco mais e analisar outra pessoa. Para falar a verdade, fazemos certas experiências primeiro em nós mesmos, sobretudo por conveniência. Pode coletar amostra em sua bochecha e trabalhar em algum DNA. Para surpresa, ele encontrou o mesmo gene defeituoso nele mesmo. Eu o vi em meu próprio DNA, e isso sugeria cautela. Significa que há uma doença muscular em algum lugar, uma doença muscular que eu ignorava, e achei que valeria a pena confirmar com outros integrantes do laboratório. Depois de colhidas algumas amostras... Ao final do dia, todas as pessoas tinham a mesma falha no mesmo DNA no mesmo lugar. Aí estava um verdadeiro mistério. Parecia que esse determinado gene produtor de músculo era comum no homem. Mas quando ele identificou o mesmo gene em macacos, era como qualquer outro gene produtor de músculo. Por que havia tal diferença? O que esse gene permitia que uma espécie fizesse que a outra não pudesse? Stedman começou a pesquisar a função desse gene nos macacos. E descobriu que ele produzia determinado tipo de músculo. O músculo da mastigação. Na verdade, o músculo usado para fechar a mandíbula. No homem, essa falha genética implica que mastigamos com apenas uma fração da força de um macaco. Isto era interessante, mas aonde Stedman chegou em seguida foi intrigante e altamente polêmico. Ele estabeleceu uma relação direta entre a força do nosso músculo da mandíbula e a evolução do cérebro humano. A teoria de Stedman é a seguinte. Os crânios do macaco e do homem são compostos de várias placas ósseas independentes. Elas deixam nossa cabeça crescer conforme nos desenvolvemos. Os músculos da mastigação puxam contra essas placas. E, num macaco, essas forças podem ser enormes. No gorila, o músculo, do tamanho do músculo da coxa do homem, fica aqui e tem de passar através deste grande espaço para poder mover a mandíbula para trás e para frente. Não falamos de bíceps, tríceps. Falamos de quadríceps. É um músculo enorme que tem de passar por este orifício aqui para mover o aparelho de fechamento da mandíbula. Stedman alega que todo este poder muscular forçou as placas do crânio do macaco a se fundirem numa idade precoce, e isso impôs limites ao crescimento do cérebro. Num chimpanzé, gorila e orangotango, essas placas de crescimento estão bem unidas. Elas se fecham aos 3 ou 4 anos de idade. No homem, elas permanecem abertas ao crescimento até uns 30 anos. Isto, acredita Stedman, é a chave. Uma mutação no nosso músculo da mandíbula permitiu ao cérebro humano continuar expandindo até a idade adulta, criando um espaço maior para o nosso cérebro. E assim o nosso órgão mais importante é capaz de crescer. É muito bom pensar que algum tipo de mutação muscular possa ser um evento determinante na evolução do que nos torna uma espécie distinta. Pode ter sido pré-requisito indispensável para chegarmos onde estamos hoje. Mas ter espaço para um cérebro grande é uma coisa. O que é realmente necessário para desenvolver um? Essa é a pergunta a que Chris Walsh tenta responder. Ele é outro cientista que nunca esperou enfrentar o que nem mesmo Darwin sabia. Nunca pensei que estaria estudando a evolução. Sou um neurologista interessado no cérebro e em crianças com problemas neurológicos. Como vai, amigo? Você está bem? Está bem? Ninguém ficou mais surpreso que nós ao descobrir que o estudo de crianças com deficiências nos levaria a essas fascinantes questões evolutivas. Durante o dia, ele geralmente respira bem? Às vezes quando ele se assusta, a respiração fica rápida assim... ...mas então ele se acalma... Walsh é especialista em uma doença rara chamada microcefalia. Crianças com microcefalia nascem com o cérebro com até metade do tamanho normal. Este distúrbio pode ser devastador para as crianças que a têm. Elas normalmente terão retardo mental grave, não serão capazes de atingir níveis normais de linguagem e escolar. É um fato que define toda a família. Define não apenas a vida da criança, mas dos seus pais. E essas famílias estão ansiosas para tentar entender ao menos o que causa o distúrbio em seus filhos. O objetivo do trabalho de Walsh foi inicialmente ajudar famílias, que fossem portadoras de genes defeituosos causadores de microcefalia, a planejar suas vidas. Podemos oferecer a essas famílias *** preditivos. Caso planejem ter mais filhos, podemos dizer com antecedência se a criança será afetada ou não. Primeiro, Walsh teve de decidir onde procurar no vasto genoma para achar possíveis genes causadores da microcefalia. Ele se concentrou em determinada área do DNA. Outra pesquisa sugeriu que ela continha um gene relacionado à doença. Esse gene é conhecido por controlar como e quando os neurônios se dividem nos animais, tais como moscas e ratos. Esse gene parece ajudar a controlar a decisão fundamental que o cérebro tem de tomar, que é quando parar de produzir células. Quando o cérebro está grande o suficiente? Então, a sua equipe começou a pesquisar por esse mesmo gene numa família com histórico da doença. E com certeza, encontraram algo. Um gene que ajuda a direcionar o crescimento do cérebro. E, fundamentalmente, ele estava com defeito. Walsh decidiu checar essa descoberta em outros pacientes. Quando descobrimos esse gene, nós o sequenciamos nas crianças com distúrbio de microcefalia. E descobrimos que todas as famílias tinham uma mudança incapacitante do gene que removia suas funções. No total, ele descobriu 21 mutações diferentes responsáveis pela microcefalia. Às vezes uma das letras químicas do DNA é substituída por outra. Às vezes, as letras estão totalmente ausentes. Mas seja qual for o defeito, eles impedem os neurônios de se dividir num estágio muito precoce do desenvolvimento. Walsh agora tinha certeza, graças aos seus pacientes de microcefalia, que havia descoberto um gene essencial ao crescimento do cérebro. Ele decidiu comparar as versões normais do gene achado em pessoas saudáveis ao mesmo gene do chimpanzé, nosso parente mais próximo. E o que ele descobriu foi surpreendente. O gene no homem era radicalmente diferente do encontrado no chimpanzé. Houve uma grande série de mutações. Pode ser que essas mutações tenham sido o fator principal na evolução do nosso enorme cérebro. E essa descoberta surgiu apenas por causa do trabalho de Walsh com seus pacientes. Acho que uma das coisas surpreendentes foi a extensão que o estudo da doença pode nos esclarecer sobre algo como a evolução humana. Mas isso é apenas o início do nosso conhecimento da evolução do cérebro humano. Uma área de pesquisa que atrai cientistas com uma gama de habilidades que surpreenderia Darwin. Katie Pollard é bioestatística. Sua vida é analisar números. O que adoro no meu trabalho é entrar num computador, escrever programas e pensar em Biologia. Ao fazer isso, estou trabalhando em algo que interessa não apenas aos cientistas, mas a qual todos nós podemos nos identificar e nos interessar. É isso que nos torna humanos. Pollard criou um programa ambicioso. Foi projetado para destacar DNA que seja similar em macacos e outros animais, mas que seja diferente no homem. Assim, ela espera identificar o DNA que faz quem nós somos. Nesses 15 milhões de letras que diferenciam o homem do chimpanzé, precisamos tentar descobrir quais delas foram importantes. Usamos uma técnica de procurar por locais onde o homem difere do chimpanzé, mas este se parece quase idêntico aos outros animais. Ela também procura por DNA relacionado ao cérebro humano. O cérebro foi uma das coisas que mais mudaram durante a evolução humana, tanto em complexidade como tamanho. Quando tentamos encontrar as partes do genoma que nos tornam humanos, estamos interessados em descobrir se estão relacionadas ao cérebro. Foram muitas análises de números, após Pollard inserir as sequências de DNA do homem e do chimpanzé. Pega-se um monte de discos rígidos de computadores e os empilha. Fizemos uma tarefa que seria executada durante 35 anos num computador pessoal, em uma tarde. E ao final dessa tarde, obtiveram um conjunto de material traçando as diferenças entre o homem e o chimpanzé. O mais importante é que muitas das diferenças não estavam nos genes. Estavam nos interruptores. Mostrou-se que a grande maioria não estão nos genes. Estão em partes no nosso DNA, que consideramos interruptores, partes do DNA que ativam ou desativam um gene próximo... que dizem a ele onde, em quais células em nosso corpo, em qual tecido, a que hora ou em que nível agir. E havia algo ainda mais intrigante sobres esses interruptores. Grande parte deles, mais da metade, estava perto de um gene relacionado ao cérebro. No trabalho de Pollard, um determinado trecho do DNA se destacou. Um trecho do DNA conhecido por ser ativo no desenvolvimento de uma das partes essenciais do cérebro, no embrião. O córtex. O córtex é a camada externa enrugada do nosso cérebro. Vital àquelas aptidões que definem o homem como linguagem, música e matemática. Quando ela observou isso no DNA do chimpanzé e o comparou ao mesmo DNA numa galinha, ele diferia em apenas 2 letras. Mas no homem diferia por 18 letras. Uma mutação imensa. Isso foi tão grande quanto uma descoberta que se pode ter como cientista. Aí estava outra prova intrigante sugerindo como o DNA pode moldar nossas características humanas distintivas. Agora sabemos que o DNA age de diversas formas, através dos genes que compõem o nosso corpo, dos interruptores que ativam e desativam esses genes e das sequências de substâncias químicas do DNA que acionam esses interruptores. Analisado em conjunto, isso tudo possibilita uma forma de podermos ao menos entender como pequenas diferenças no DNA podem gerar alterações enormes. Podemos produzir grandes alterações só mudando esses interruptores. Uma pequena alteração, 2 letras de DNA, pode ter um efeito profundo. E assim o último enigma darwiniano, como o homem pode ser tão próximo ao macaco e mesmo assim ser tão diferente, está agora sendo respondido lentamente. 150 anos após Darwin apresentar pela 1ª vez sua grande teoria para explicar a grande diversidade de vida, os cientistas que continuam seu legado avançaram seu trabalho de forma espantosa. Creio que se Darwin estivesse aqui hoje, ele ficaria completamente aturdido, encantado, até comovido em ver o quanto sua teoria cresceu. O que hoje podemos compreender, por um lado, iria deixá-lo abismado. Mas também acho que lhe daria enorme satisfação, pois tudo que aprendemos acaba validando as coisas que ele disse. Acho que Darwin foi um cientista notável e deve ser celebrado. Contudo, não creio que ele foi o fim da evolução. Pelo contrário, foi o princípio. Ele apresentou os pontos principais, mas nós descobrimos mais do que ele imaginou ser possível. Ao comemorarmos os 200 anos de nascimento de Charles Darwin e os 150 anos de sua grande obra, ainda há muito a compreender como as infinitas formas da natureza surgiram. E, em resposta a esse desafio, é provável que continuemos a avançar na medicina e tenhamos uma melhor compreensão de nós mesmos. MUSKETEERS Legendas Para a Vida Toda!