William Dallinger e o surgimento da evolução experimental

Apesar de Charles Darwin afirmar que a evolução era muito lenta para ser observada diretamente, um de seus leitores prosseguiu com a ideia de que era possível se observar a evolução em ação. O Reverendo William Dallinger (1839-1909) não era apenas um ministro metodista, ele também era muito hábil nos métodos de microbiologia. Durante vários anos, Dallinger cresceu protozoários em uma incubadora, aumentando gradualmente a temperatura da água em que residiam. Esses organismos continuaram a se reproduzir mesmo em uma temperatura de 158° F, que era letal para a espécie anteriormente. Esse experimento considerado por Darwin como “extremamente curioso e valioso” se tornou o primeiro registro de uma linha de pesquisa que ficou conhecida posteriormente como Evolução Experimental.

O primeiro experimento relacionado a evolução biológica com microrganismos ocorreu 29 anos após a publicação do livro On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life (Sobre a Origem das Espécies por Meio da Seleção Natural ou a Preservação de Raças Favorecidas na Luta pela Vida). Em 1878, Darwin teve acesso através de suas correspondências a detalhes do experimento realizado por um ministro metodista e cientista amador chamado William Dallinger com grandes habilidades nos métodos de microbiologia.

Dallinger tinha percebido algo simples, mas profundo: enquanto os animais e plantas não são adequados para experimentos de evolução, os microrganismos poderiam fazer tal experiência possível. Como os microrganismos são minúsculos, um único copo de vidro poderia conter bilhões deles. Em uma grande população tal, seria encontrada uma quantidade enorme de variação sobre a qual a seleção natural poderia funcionar. Outra vantagem dos microrganismos é que eles se reproduzem muito mais rápido do que animais e plantas. Mil gerações de seres humanos pode se estender por 20 mil anos ou mais, mas mil gerações de bactérias pode abranger apenas algumas semanas.

Em carta escrita para Darwin, Dallinger explicava como havia projetado um vaso de cobre especial para seus experimentos. Ele o encheu com água e adicionou alguns protistas conhecidos como flagelados, organismos unicelulares que se movimentam através do batimento de flagelos, em latim “Flagellata”. Ao longo de meses, Dallinger aumentou lentamente a temperatura da água. Ele estava curioso para saber se os flagelados poderiam adaptar-se por meio da seleção natural ao aquecimento da água, e com isso os microrganismos resistentes ao calor se reproduziriam mais do que os organismos sensíveis. Ao longo de meses, ele aumentou a temperatura da água gradualmente até atingir o valor de 158 graus Fahrenheit, sendo essa temperatura letal para os flagelados comuns. Mas Dallinger descobriu que os flagelados em seu navio continuavam a se reproduzir.

Dallinger concluiu que de fato os flagelados haviam desenvolvido uma resistência ao calor. Ele escreveu para Darwin que durante o processo de adaptação ao seu ambiente mais quente,os flagelados teriam perdido algumas de suas adaptações para sobreviver em temperaturas mais frias. Para testar essa afirmação, Dallinger colocou alguns organismos já adaptados a temperatura de 70°C em um novo ambiente com a temperatura de 15,6°C e observou que eles não cresceram nessa nova temperatura reduzida.

Darwin ficou extremamente satisfeito ao saber da experiência de Dallinger. Chegou a escrever que “Seus resultados, não tenho dúvida, vão ser extremamente curiosos e valiosos”. No entanto, a evolução experimental não floresceu imediatamente em um novo tipo de ciência. A julgar pela sua escrita, Darwin não entendeu plenamente como a experiência de Dallinger foi importante para a própria teoria de Darwin. Outros cientistas também elogiaram o experimento de Dallinger, mas nenhum deles se preocupou em fazer uma experiência evolutiva própria. Dallinger tentou manter sua experiência em curso, mas, em 1886, seu navio foi destruído em um acidente. Talvez desanimado pela fria recepção ao seu trabalho, Dallinger nunca a reconstruiu. Por décadas, ninguém seguiu seu trabalho. Em retrospecto, podemos perceber como Dallinger estava muito à frente de seu tempo, e mesmo cientistas proeminentes e com uma visão inovadora não conseguiram interpretar a importância de seus resultados.

Nos dias de Dallinger, por exemplo, ninguém sabia sobre o DNA. O experimento foi realizado mais de 20 anos antes da palavra gene ser cunhada. Sem uma clara compreensão de como os genes se relacionam com a hereditariedade, Dallinger não tinha como saber com certeza que a seleção natural estava dirigindo a adaptação de seus microrganismos, passando pelas mesmas dificuldades de Darwin para validar sua teoria evolutiva. Era possível que os microrganismos estivessem apenas respondendo a sua experiência, da mesma forma como um fisiculturista desenvolve músculos maiores e ossos mais fortes levantando pesos.

Hoje, Dallinger está longe de ser um nome familiar, mas é reverenciado em certos laboratórios espalhados ao redor do globo. Nesses laboratórios, os cientistas estão finalmente tornando o sonho de Dallinger uma realidade. Durante os últimos 20 anos, mais ou menos, eles têm desenvolvido experimentos com microrganismos para testar hipóteses sobre o funcionamento da evolução. Esses experimentos agora lançam luz sobre as alterações moleculares que ocorrem e como os organismos se adaptam a novos desafios. Eles revelam como a seleção natural pode alterar o comportamento e até mesmo as relações sociais. Essas mudanças acontecem, como Dallinger esperava, sobre uma questão de semanas ou meses. E em alguns casos, os cientistas podem até observar a origem de uma nova espécie em seus próprios laboratórios.

Fabiano Bezerra Menegidio, biólogo, bioinformata e mestrando em biotecnologia. Divulgador científico no projeto Evolution Academy. Universidade de Mogi das Cruzes, Núcleo de Biotecnologia.

Henrique Pereira Rufo, biólogo e divulgador científico no projeto Evolution Academy.

Uma ciência para o futuro

Karine Frehner Kavalco

Genética se remete ao estudo das origens. As definições mais rudimentares a consideram a “teoria que explica a origem ou a produção dos seres, parte da biologia que estuda a origem e a transmissão hereditária dos caracteres e das propriedades dos seres vivos”. Atualmente consideramos que se trata do estudo da transferência de informação biológica de célula para célula, dos pais para os filhos, e assim, de geração em geração. A genética também trata da natureza química e física da própria informação.

Gregor Mendel (1822-1884) é considerado o pai da genética embora não a tenha chamado assim, tendo publicado seus experimentos com ervilhas (Pisum sativum) em 1866, realizados no jardim do Mosteiro de Altbrünn, Áustria. Estes trabalhos geraram o fundamento da genética atual, considerada contemporaneamente uma ciência de potenciais. Talvez as mais expressivas contribuições à consolidação da genética como ciência derivam de estudos que identificaram os componentes celulares físicos (biomoléculas) relacionados aos genes, e, portanto, à transmissão das características herdáveis. Embora a composição química do DNA já fosse conhecida, a descoberta da estrutura física bem como do mecanismo de sua replicação, pela dupla J. D. Watson e F. H. C. Crick, revolucionou o estudo da genética na década de 50.

Hoje, a genética oferece nuances diversas e vários horizontes para pesquisa. Começam a pipocar os estudos genômicos, onde todo o conteúdo genético dos organismos passa a ser investigado, bem diferente dos primeiros estudos onde cada gene ou grupo de genes era separadamente analisado. As aplicações dos dados gerados pelos inúmeros projetos “Genoma” são infindáveis, e vão desde o melhoramento genético de muitas espécies de interesse comercial até perspectivas humanizadas, buscando a melhoria da qualidade de vida de muitas pessoas e a cura de doenças que até há pouco mostravam-se impossíveis de aniquilação. Além disso, as contribuições para estudos em biologia evolutiva são inúmeras.

A Engenharia Genética oferece oportunidade de incrementarmos características específicas, ou criarmos organismos “trabalhadores”, que sintetizam compostos como a insulina humana, por exemplo. Talvez os avanços mais marcantes sejam os resultados positivos no incremento de valor nutricional em vegetais e experiências revolucionárias, como a incorporação de vacinas aos alimentos, por meio de transgenia, ou do desenvolvimento de tecidos a partir de células-tronco. A nutrigenética é uma das áreas em expansão no momento, buscando o estudo das interações entre genótipos e alimentação. Hoje o ser humano manipula os genes, e, dando tempo para a ciência testar todas as potencialidades de que dispõem, os resultados prometem aumentar nossa qualidade de vida, que é um dos propósitos das Ciências Biológicas.

O biólogo geneticista pode trabalhar em laboratórios de análises genéticas, onde geralmente se procura os genes de origem para doenças conhecidas. Os métodos de análise podem ser indiretos ou até mesmo incluir o sequenciamento de porções do genoma do paciente. Além disso, esse profissional geralmente precisa ter um bom treinamento em citogenética, já que algumas das alterações genéticas mais frequentemente observadas nas populações são causadas por problemas cromossômicos (que podem ser relacionados com número e macroestrutura dos mesmos). Aspectos de genética bioquímica também são investigados em exames, normalmente quando se procura testar o paciente para um grupo de doenças conhecidas como erros inatos do metabolismo. Outra possível aplicação dos conhecimentos de genética humana são os testes de compatibilidade para transplantes, de seleção de embriões para reprodução assistida e os testes de paternidade, por exemplo.

O planejamento de cruzamentos, o desenvolvimento de raças e linhagens com características específicas (melhoramento) e os testes que envolvem a prática da agropecuária e da criação são igualmente realizados por geneticistas.

Empresas farmacêuticas, desenvolvedores de vacinas, remédios e compostos nutricionais, companhias de biotecnologia envolvidas com remediação de impacto ambiental (por exemplo, no desenvolvimento de micro-organismos que consomem poluentes) ou produção de órgãos e tecidos para transplantes também tem no geneticista um profissional de suma importância. E sempre há os que adotam a docência em nível Superior.

De um modo geral, a formação de um geneticista passa pela graduação e pós-graduação para torná-lo apto ao trabalho.

Karine Frehner Kavalco é bióloga, mestre em Genética e Evolução e Doutora em Genética. Atualmente é docente na Universidade Federal de Viçosa – UFV, Campus de Rio Paranaíba.


Como citar este documento:

Kavalco, K.F. (2010). Uma ciência para o futuro. Folha Biológica 1 (1):1.