Modelos computacionais sugerem que há uma chance de 65,2% de conseguir uma mutação bem-sucedida dentro de uma geração. Também assume que praticamente todas as gerações irão produzir uma mutação favorável.[1] Depois de mais 27 mutações, haveria um órgão novo e funcional. Mas o que o conhecimento científico atual na área de mutagênese diz a respeito da Drosophila melanogaster? A mosca-da-fruta, D. melanogaster, é um organismo modelo genético bem estudado e altamente dócil para a compreensão dos mecanismos moleculares de doenças humanas. Sugere-se que muitas propriedades biológicas, fisiológicas e neurológicas básicas são compartilhadas entre a mosca-da-fruta e os humanos. A D. melanogaster contém aproximadamente 14 mil genes, enquanto o ser humano possui cerca de 19 mil.[2-4] Sabe-se que 75% dos genes de doenças humanas conhecidas têm uma correspondência com o genoma da mosca.[2, 3] Quando o genoma total de ambas as espécies é comparado, 44% das proteínas humanas são similares às da mosca-da-fruta.[7]

Os geneticistas começaram a criar a mosca-da-fruta logo após a entrada do século 20, e desde 1910, quando a primeira mutação foi relatada, mais de 3.000 mutações têm sido identificadas.[8] Todas as mutações são prejudiciais ou inofensivas; nenhuma delas produziu uma mosca-da-fruta mais bem-sucedida.[9] Em 2010, um estudo norte-americano acompanhou em laboratório mais de 600 gerações de D. melanogaster, e descobriu que é raro o surgimento de alelos incondicionalmente vantajosos por meio da seleção natural.[10] Pesquisas têm demonstrado cada vez mais os limites do poder seletivo desse mecanismo sobre as espécies. Entretanto, está bem estabelecida sua influência em alterar o equilíbrio das frequências gênicas em distintas populações.[11-13] Quando as populações se deparam com mudanças ambientais e migram para uma nova área, por exemplo, a seleção natural favorece a combinação de características que farão o organismo mais bem-sucedido (adaptação) nesse novo ambiente.[9]

No entanto, também deve ser considerado o custo de fitness (perda de aptidão/função) que a mosca-da-fruta sofre por manter sua variedade genética ou quando há ganho de uma nova função. Em 2003, um estudo suíço demonstrou que cada nova capacidade de aprendizagem (nova função metabólica, por exemplo) confere um maior custo ao organismo; no caso da mosca, esse custo seria representado por uma diminuição na capacidade competitiva de suas larvas.[14] Outro exemplo de custo de fitness pode ser encontrado em bactérias que passaram a metabolizar citrato na presença de oxigênio (o que geralmente não ocorre), no entanto, essa nova função provavelmente resultou da perda de informação genética.[15] Mais ainda: bactérias tiveram um crescimento mais rápido e um aumento na capacidade competitiva das cepas a custo da perda de genes por mutações deletérias, o que resultou em diminuição de seus genomas.[16] Em termos práticos o que está sendo sugerido é que alterar um recurso para melhor pode mudar outro para pior, portanto, na análise do balanço, não houve diferença entre o saldo inicial e o final.

No tocante às experiências realizadas com as moscas-da-fruta, os neodarwinistas alegam que observaram a origem de novas espécies (especiação), considerando a definição simplista padrão de “espécie” como sendo uma “população reprodutivamente isolada”. Em 1974, foi realizado na Inglaterra um estudo experimental em duas subespécies preexistentes da mesma espécie de D. melanogaster com o objetivo de determinar se mudanças nas preferências de acasalamento poderiam ser induzidas.[17] Isso incluiu a morte artificial de híbridos entre as cepas (um processo que não necessariamente imita a natureza). Os resultados demonstraram que um isolamento reprodutivo incompleto foi estabelecido. Em 1956, um estudo escocês já havia demonstrado apenas um isolamento sexual parcial.[18]

A mudança biológica mais evidente que o exemplo reprodutivo documentou foram diferenças de comportamento em pequena escala em relação ao cortejo (namoro), especificamente em mudanças na quantidade de “lambidas” e “vibração” que os machos realizam com as fêmeas para iniciar o acasalamento.[19] Porém, tudo o que foi observado são alterações nos comportamentos de iniciação ao namoro (lambidas e vibrações) mudando entre as cepas. Ambas as linhagens foram “similares” antes das experiências, e essas pequenas alterações nos comportamentos de acasalamento se mantiveram muito semelhantes após os experimentos. Mais uma vez, nenhuma mudança biológica significativa foi observada, e o isolamento reprodutivo completo (por exemplo, especiação) não foi estabelecido.

Outra pesquisa experimental selecionou artificialmente certas características comportamentais, mas produziram apenas “ligeiro” isolamento sexual ou “isolamento reprodutivo incipiente”, devido a “mudanças no comportamento sexual”.[20] O artigo sugere que o completo isolamento reprodutivo não foi encontrado: “Se a seleção para geotaxia e fototaxia sempre e necessariamente produz uma mudança no comportamento sexual, e se a contínua seleção pode levar a divergência sexual em qualquer lugar próximo ao isolamento [reprodutivo] completo, só pode ser decidido por novos experimentos”. Nesse caso, não somente o completo isolamento não foi alcançado, mas a mudança biológica significativa também não foi atingida.[19] Além desses, podemos citar outros estudos que não encontraram o completo isolamento reprodutivo em espécies de moscas-da-fruta.[21, 22]

A manipulação de genes foi mais uma tentativa de progressão evolutiva das moscas-da-fruta a qual resultou em aspectos de monstros. A mais popular, a partir de uma perspectiva evolucionista, foi a experiência com os genes chamados HOX (uma abreviação de Homeobox) utilizados pelo organismo durante o desenvolvimento embrionário. Nesse sentido, os cientistas imaginaram que seria mais simples para a evolução operar através da mutação desses genes (isso foi antes de os estudos recentes mostrarem que o desenvolvimento embrionário é mais influenciado pelo DNA regulador, e não por genes). Foi então que, em 1987, um estudo experimental observou mutações no complexo do gene Antennapedia (Antp) da mosca-da-fruta, que resultou no crescimento de pernas na cabeça em vez de antenas.[23] Também foi observado que mutações no gene Homeobox geraram moscas com quatro asas.[24] As asas extras não tinham músculos e representaram peso morto. Para Stephen Meyer, “moscas mutantes que produzem quatro asas sobrevivem hoje apenas em um ambiente cuidadosamente controlado e somente quando pesquisadores qualificados meticulosamente orientam seus estudos por meio de um estágio não funcional após o outro. Essa experiência cuidadosamente controlada não nos diz muito sobre o que mutações não direcionais podem produzir na natureza”.[25: p. 105] 

Enfim, assim como ocorre com a D. melanogaster, as evidências revelam o acúmulo de mutações deletérias em outros seres vivos, levando à degeneração e à perda de informação genética em um curto espaço de tempo.[16, 26-30] A entropia genética corrobora essas evidências ao afirmar que há maior acumulação de mutações prejudicais do que qualquer outro tipo, e que esse acúmulo ocorre tão rapidamente que a seleção natural não poderia detê-lo.[31] O que não se observa é um aumento de nova informação genética, já que para o “surgimento” de novos genes e/ou órgãos funcionais e planos corporais seria necessário acréscimo de muita informação complexa e específica. Assim, décadas de estudos de laboratório e de campo nas populações selvagens sugerem que a seleção natural só atua nas variações que já existem na população e, mesmo assim, de forma limitada. Os sobreviventes dos mais de cem anos de torturas em laboratório ainda são apenas moscas.

(Everton Alves)

Referências:

1. Truman R. “Dawkins’ weasel revisited.” Journal of Creation 1998; 12(3):358-361.

2. Adams MD, et al. “The genome sequence of Drosophila melanogaster”. Science. 2000; 287(5461):2185-2195.

3. MGC Project Team. “The completion of the Mammalian Gene Collection” (MGC). Genome Res. 2009; 19(12):2324-2333.

4. Ezkurdia I, Juan D, Rodriguez JM, Frankish A, Diekhans M, Harrow J, Vazquez J, Valencia A, Tress ML. “Multiple evidence strands suggest that there may be as few as 19.000 human protein-coding genes.” Hum Mol Genet. 2014; 23(22):5866-78.

5. Reiter LT, Potocki L, Chien S, Gribskov M, Bier E. “A Systematic Analysis of Human Disease-Associated Gene Sequences In Drosophila melanogaster.” Genome Res. 2001; 11(6): 1114-1125.

6. Pandey UB, Nichols CD. “Human disease models in Drosophila melanogaster and the role of the fly in therapeutic drug discovery.” PharmacolRev. 2011; 63(2):411-36.

7. “O projeto genoma humano.” Disponível aqui.

8. Lindsley DL, Grell EH. “Genetic Variations of Drosophila melanogaster.” DC: Carnegie Institution of Washington, Publication nº 627, 1967.

9. LesterL. “Genetics: No Friend of Evolution.” Creation 1998; 20(2):20-22.

10. Burke MK, Dunham JP, Shahrestani P, Thornton KR, Rose MR, Long AD. “Genome-wide analysis of a long-term evolution experiment with Drosophila”. Nature. 2010; 467:587-590.

11. Barton N, Partridge L. “Limits to natural selection.” Bioessays. 2000; 22(12):1075-84.

12. Betancourt AJ, Presgraves DC. “Linkage limits the power of natural selection in Drosophila.” Proc Natl Acad Sci U S A. 2002; 99(21):13616-20.

13. Lenormand T. “Gene flow and the limits to natural selection.” Trends in Ecology & Evolution 2002; 17(4):183-189.

14. Mery F, Kawecki TJ. “A fitness cost of learning ability in Drosophila melanogaster.” Proc Biol Sci. 2003; 270(1532):2465-2469.

15. Behe MJ. “Experimental Evolution, Loss-of-Function Mutations and ‘The First Rule of Adaptive Evolution’.” Quarterly Review of Biology 2010; 85(4):419-445.

16. Koskiniemi S, Sun S, Berg OG, Andersson DI. “Selection-Driven Gene Loss in Bacteria.” PLoS Genet. 2012; 8(6):e1002787.

17. Crossley SA. “Changes in mating behavior produced by selection for ethological isolation between ebony and vestigial mutants of Drosophilia melanogaster.” Evolution. 1974; 28:631-647.

18. Knight GR, Robertson A, Waddington CH. “Selection for sexual isolation within a species.” Evolution. 1956; 10:14-22.

19. Luskin C. “Uncooperative Fruit Flies Refuse to Speciate in Laboratory Experiments.” [Jan. 2012]. Evolution News and Views, 2012. Disponível aqui.

20. Del Solar E. “Sexual Isolation Caused by Selection for Positive and Negative Phototaxis and Geotaxis in Drosophila pseudoobscura.” Genetics. 1966; 56:484-487.

21. Oliveira AK, Cordeiro A. “Adaptation of Drosophila willistoni experimental populations to extreme pH medium.” Heredity. 1980; 44(1):123-130.

22. Dodd DMB. “Reproductive Isolation as a Consequence of Adaptive Divergence in Drosophila pseudoobscura.” Evolution, 1989; 43(6):1308-1311.

23. Schneuwly S, Klemenz R, Gehring WJ. “Redesigning the body plan of Drosophila by ectopic expression of the homoeotic gene Antennapedia.” Nature. 1987; 325:816-818.

24. Lewis EB. “Clusters of master control genes regulate the development of higher organisms”. J. Am. Med. Assoc. 1992; 267:1524-1531.

25. Meyer SC, Nelson PA, Moneymaker J, Minnich S, Seelke R. Explore Evolution: The Arguments for and Against Neo-Darwinism. London: Hill House Publishers, 2007.

26. Lynch M. “Rate, molecular spectrum, and consequences of human mutation.” Proc Natl Acad Sci U S A. 2010; 107(3):961-8.

27. Lamb TD. “A Fascinante evolução do olho.” Scientific American Brasil. Edição 111 [Ago. 2011]. Disponível aqui.

28. McLean CY, Reno PL, Pollen AA, Bassan AI, Capellini TD, Guenther C, Indjeian VB, Lim X, Menke DB, Schaar BT, Wenger AM, Bejerano G, Kingsley DM. “Human-specific loss of regulatory DNA and the evolution of human-specific traits.” Nature. 2011; 471(7337):216-9.

29. Cui J, Yuan X, Wang L, G Jones, Zhang S. “Recent Loss of Vitamin C Biosynthesis Ability in Bats.” PLoS ONE 2011; 6 (11): e27114.

30. Harjunmaa E, Kallonen A, Voutilainen M, Hämäläinen K, Mikkola ML, Jernvall J. “On the difficulty of increasing dental complexity”. Nature. 2012; 483(7389):324-7.

31. Sanford JC. Genetic Entropy. 4ª ed. NY: FMS Publications, 2014.

22 de julho de 2010 marcou o centésimo aniversário das pesquisas genéticas usando as moscas da fruta. O primeiro estudo desse tipo foi publicado na revista Science em 1910 e descreveu a aparição inesperada de uma mosca da fruta macho com olhos brancos após gerações de moscas com olhos pigmentados. Isso inaugurou um século de estudos que se concentraram nas mutações das moscas da fruta. Mas o que realmente se aprendeu com tudo isso? Na maior parte do século passado – e especialmente desde a descoberta do DNA como molécula que carrega informações físicas hereditárias –, as mutações foram o conceito dominante da evolução neodarwinista tido como o gerador central de informações novas e úteis. Assim, as mutações, se fossem selecionadas naturalmente, teriam o poder de conduzir a evolução de todas as coisas vivas na direção da melhoria positiva.

As moscas da fruta, com seu tempo curto de uma geração a outra e apenas quatro pares de cromossomos, representaram excelente campo de testes para a evolução. Em laboratórios de todo o mundo, elas foram submetidas a todo tipo de mutação, induzindo fenômenos, incluindo produtos químicos e tratamentos de radiação, para tentar acelerar as mutações na tentativa de “imitar a evolução”. Depois de tudo isso, era de se esperar que as moscas da fruta de fato exemplificassem a evolução. Mas eles não fizeram isso.

Assim, não tendo conseguido a progressão evolutiva em moscas da fruta por esses meios aleatórios, os pesquisadores mudaram o foco de inúmeras pesquisas para a manipulação intencional dos genes. As mais populares, a partir de uma perspectiva evolucionista, foram as experiências com os genes chamados HOX.

HOX (uma abreviação de Homeobox) são genes utilizados pelo organismo durante o desenvolvimento embrionário. Muitos argumentaram que seria mais simples para a evolução operar através da mutação desses genes, uma vez que uma pequena alteração pode produzir grande efeito no corpo da mosca. No entanto, isso foi antes de os estudos recentes mostrarem que o desenvolvimento embrionário é mais influenciado pelo DNA regulador, e não por genes. E mutações (através da substituição, exclusão ou duplicação) de genes de desenvolvimento como o HOX sempre resultaram apenas em moscas mortas, moscas normais (se a mutação aconteceu sem ter nenhum efeito notável) ou em pequenos monstros. Nenhum desses resultados corresponde à melhoria “positiva” esperada da evolução darwiniana.

Segmentos corporais extras, um conjunto extra de asas ou pernas no lugar das antenas caracterizam as formas estranhas que foram geradas. Três gerações de alterações específicas no DNA produziram moscas com quatro asas – mas elas não conseguiram voar. As asas extras não tinham músculos e representaram peso morto. Stephen Meyer conclui: “Moscas mutantes que produzem quatro asas sobrevivem hoje apenas em um ambiente cuidadosamente controlado e somente quando pesquisadores qualificados meticulosamente orientam seus estudos por meio de um estágio não-funcional após o outro. Essa experiência cuidadosamente controlada não nos diz muito sobre o que mutações não direcionais podem produzir na natureza” (Stephen C. Meyer, Explore Evolution: The Arguments for and Against Neo-Darwinism, p. 105).

Em seu livro Evolution, Colin Patterson resumiu a esperança perdida de encontrar a evolução nas pesquisas com o HOX: “Os efeitos espetaculares das mutações do gene homeobox foram vistos pela primeira vez na Drosophila, no início da história da genética. Portadoras de algumas dessas mutações com certeza podem ser qualificadas como monstros – embora sem muita esperança” (Colin Patterson, Evolution, p. 114).

Considerando que os estudos com as moscas da fruta têm fornecido informações importantes sobre como genes, nervos, longevidade e outras máquinas e processos biológicos funcionam, nenhum progresso foi feito na tentativa de acelerar a evolução desses insetos por mutações. Os sobreviventes dos cem anos de torturas em laboratório ainda são apenas moscas.

(Institute for Creation Research)

Nota: Conforme Enézio E. de Almeida Filho, “a Drosophila melanogaster ‘teima’ em não ‘confessar’ e tampouco demonstrar o fato, Fato, FATO da evolução depois de ser ‘cientificamente torturada’ por um século! Cruz, credo! Nem sob tortura se aceita a evolução!” Enézio, que é mestre em História da Ciência, está levantando bibliografia para um artigo sobre o uso das mosquinhas das frutas, e a conclusão parcial a que se chega, segundo ele, é que a natureza não faz as alterações realizadas em laboratórios pelos cientistas, geralmente por meio de radiações. “E olha que pela cronologia dos milhões de anos, a natureza, como laboratório natural, não fez o que eles fizeram”, conclui. [MB]

Um estudo recente determinou a idade de mais de um milhão de mutações em uma única base (letra) do DNA, e descobriu que mais de 86% das nossas mutações danosas surgiram nos últimos 5.000 a 10.000 anos. As mutações restantes em sua maioria são inócuas e algumas poucas podem até mesmo ser benéficas. A explicação para tantas mutações nos últimos anos, segundo os especialistas, é a explosão demográfica que aconteceu com o surgimento das cidades, cerca de 8.500 anos atrás. Dos cerca de 100.000 anos que a humanidade existe [segundo a cronologia evolucionista], houve um evento de quase extinção 50.000 anos atrás, quando a população humana baixou muito, e a humanidade remanescente se tornou geneticamente muito similar. [Não teria sido bem mais recente esse evento, com a origem da humanidade a partir de uma única família? – MB]

O estudo determinou a distribuição das idades de mutação pelo sequenciamento de 15.336 genes que codificam proteínas em 6.515 pessoas, das quais 4.298 eram de origem europeia, e 2.217 africanos. Segundo o Dr. Joshua Akey, professor associado de ciência genômica da Universidade de Washington em Seattle (EUA), um dos participantes da pesquisa, “em média cada pessoa tem cerca de 150 novas mutações que não estão presentes em seus pais. O número das mudanças genéticas que são introduzidas na população depende do tamanho da mesma”.

Populações maiores, multiplicando-se continuamente pela produção de novas crianças, têm mais oportunidades para o surgimento de novas mutações. Assim, o número de mutações aumenta com o crescimento acelerado da população, como a explosão demográfica que começou 5.115 anos atrás.

Uma das descobertas é que as populações europeias possuem um excesso de mutações danosas em genes essenciais, aqueles que são necessários para crescer até a idade adulta e ter filhos, e em genes ligados a doenças mendelianas, ou seja, ligadas à mutação de um único gene.

Outra descoberta é que as mutações mais antigas têm a tendência de ser menos prejudiciais, e certos genes apresentam apenas mutações mais recentes e danosas, entre eles 12 genes ligados a doenças como a falência de ovário prematura, Alzheimer, endurecimento de artérias cardíacas, e uma forma de paralisia herdada.

Os cientistas também notaram que mutações que afetam genes envolvidos em rotas metabólicas – reações químicas no corpo que geram e armazenam energia – tendem a não ser eliminadas pelas forças da seleção. Metabolismo aberrante contribui para a diabetes, distúrbios lipídicos, obesidade e resistência à insulina, todas doenças modernas.

Mas, apesar de a maior capacidade mutacional resultante do crescimento populacional levar a uma incidência maior de doenças genéticas, há um lado bom: as mutações respondem pela grande variação de traços dos humanos modernos, e elas podem ter criado um novo repositório de variações genéticas vantajosas que a evolução adaptativa pode selecionar em gerações futuras.

O trabalho é o resultado da colaboração entre muitos cientistas genômicos, geneticistas médicos, biólogos moleculares e bioestatísticos na Universidade de Washington, Universidade de Michigan, Colégio de Medicina Baylor em Houston, o Instituto Broad no MIT e Harward, e o Grupo de Trabalho de Genética Populacional. O estudo é parte do Projeto de Sequenciamento Exome do Instituto Nacional do Coração, Pulmão e Sangue, do Instituto Nacional de Saúde dos EUA.

(Hypescience)

Nota: Note que, como prevê o modelo criacionista, a maioria das mutações é deletéria. No entanto, contrariando as evidências, os darwinistas afirmam que as mutações “podem ter criado um novo repositório de variações genéticas vantajosas que a evolução adaptativa pode selecionar em gerações futuras”. Curioso, também, é o fato de que os dados observacionais remontam a poucos milhares de anos. O resto é especulação. [MB]