O quanto a evolução é aleatória? | Kevin Verstrepen | TEDxFlanders

O quanto a evolução é aleatória? Este vídeo nos oferece novas visões em genética, e como elas se encaixam na teoria de Darwin. Nele, Kevin Vestrepen explica como a evolução lamarckiana poderia funcionar e melhorar a teoria da evolução como um todo.

Esta palestra foi dada em um evento TEDx, que usa o formato de conferência TED, mas é organizado de forma independente por uma comunidade local. Para saber mais visite http://ted.com/tedx

Esta é uma palestra de ciência,
então, por favor, bloqueiem as saídas,

impeçam que as pessoas escapem
e veremos onde vamos parar.

A palestra é sobre evolução,
e fala-se muito sobre a evolução,

muita coisa tem sido feita.

Eu quero dar um aviso:

os organizadores só me deram
duas horas e meia para falar sobre isso,

então terei que dar uma introdução curta
a alguns aspectos, um resumo da evolução.

Vou ignorar coisas, vou simplificar,
e vocês terão que aceitar.

Mas espero que meus argumentos
façam algum sentido.

Evolução: todos sabem a teoria,

ou pensam que sabem.

É um trabalho em andamento,
isso é importante.

Há muitas coisas que entendemos;

muitos fatos que nos dizem
que a evolução está certa.

Não há um único cientista,

que realmente trabalhe
com métodos científicos,

que analise fatos e use teorias
que questionem a teoria da evolução.

Não significa que a teoria da evolução
não esteja mudando.

Nós sempre descobrimos mais
e precisamos adaptar nossa teoria.

Isso é importante.

Algumas pessoas pensam que,
porque às vezes descobrimos algo

e precisamos fazer
leves mudanças na nossa teoria,

a teoria não é válida.

Em vez disso, apresentam uma teoria
para a qual não há nenhuma prova

e acham que aquela
é uma opção muito melhor.

Não é bem assim.

Vamos começar com este cara.

Como vocês podem ver,
muito elegante; francês, claro.

Jean-Baptiste Lamarck.

Ele foi um dos primeiros a aparecer
com uma teoria de evolução coerente.

Ele fez muitas outras coisas,
mas sua teoria é extraordinária.

E um dos aspectos da sua teoria

é que ele acreditava na herança
de caracteres adquiridos.

O que ele queria dizer com isso
é que, bem, olhem estas girafas.

Essa é uma maneira muito fácil
de explicar a ideia de Lamarck.

Todos sabem que a girafa tem
um pescoço notavelmente longo.

Como ela adquire o pescoço longo?

Ela está tentando comer folhas na árvore,

e estica seu pescoço.

E, portanto, as pequenas girafas bebês
terão pescoços ligeiramente mais longos.

E isso se repete novamente, e assim
a girafa ganha um pescoço longo.

Parece um pouco bobo para nós,
mas na verdade é uma ótima ideia.

Ele trabalhava com os dados que tinha.

Teoria maravilhosa,
exceto por não estar certa.

Aí veio Darwin.

E já foi dito e feito
o suficiente sobre Darwin,

especialmente no ano passado.

Ele foi ótimo.

Uma das coisas que ele fez
foi apresentar dois conceitos-chave

chamados variação e seleção.

Sobre variação ele apenas disse:

"Estas girafas não esticam seus pescoços,

bem, talvez estiquem, mas nascem
com pescoços mais curtos ou mais longos.

Existe uma variação natural
entre as girafas.

E as sortudas que têm pescoços longos
podem alcançar mais folhas".

Como vocês sabem, só pensamos em sexo
depois que não estamos mais com fome...

(Risos)

Elas vão se reproduzir
porque não estão mais com fome.

Elas terão girafinhas
com pescoços um pouco mais longos

e é assim que a evolução acontece.

Essa é a parte da seleção,
e então existe a variação natural.

Ele não disse como
a variação natural ocorria,

ele não tinha respostas para isso.

Ele pensou muito a respeito.

Mas ele separou os dois processos.

Isso é o que o fez tão controverso,
porque era muito cruel,

é uma maneira muito cruel de evoluir.

Há girafas morrendo.

Há pobres girafas com
pescoço curto morrendo.

E este sujeito aqui, parece muito severo.

Ele é alemão.

(Risos)

August Weissmann, grande biólogo.

Uma das coisas que ele fez
foi tentar provar que variação e seleção

são completamente independentes.

E um jeito de fazer isso...

ele, de alguma forma, tentou
acabar com a velha ideia de Lamarck,

e mostrar que o comprimento
o pescoço da girafa não tinha relação

com o que ela fazia durante sua vida

e com o fato de esticar
o pescoço para as árvores.

Uma das coisas que ele fez,

e ele é famoso por isso, embora
não seja seu melhor experimento,

ele pegava camundongos
recém-nascidos e cortava suas caudas,

e então criava mais camundongos
e assim que eles nasciam

cortava as caudas de novo e repetia isso.

E, no final, o que ele percebeu
foi que todos aqueles camundongos,

mesmo depois de ele
ter feito isso por 30 gerações,

ainda tinham caudas tão longas
quanto às dos camundongos originais.

Então, é uma ótima maneira
de refutar Lamarck.

Eu diria que ele podia ter
se sentado, relaxado,

e pensado nisso analisando
a população de homens judeus,

e nem mesmo teríamos
que fazer seu experimento.

(Risos)

Ele fez, penso eu, uma descoberta
muito mais importante.

E é realmente incrível
o trabalho que ele fez.

Ele disse que,

bem no início das nossas vidas,
estou falando de embriões,

o que ele chamou de células germinativas,
que são as células usadas para reprodução,

estão separadas do resto do embrião.

Vocês podem vê-las aqui,
como pequenos pontos.

Elas se separam, e sabemos
onde elas vão parar.

Ele estava totalmente certo sobre isso,

e o ponto importante
do que ele estava dizendo

é que, quando a girafa estica o pescoço,
não está esticando seus testículos.

Então como isso pode ter qualquer efeito
nas suas células germinativas?

É um ponto muito importante, pois,
pelo menos para os organismos complexos,

ele separou a variação da seleção.

As forças que selecionarão você

são independentes
da variação que você tem.

Um pouco mais tarde,

estes dois cavalheiros aqui,
Luria e Delbrück,

estavam trabalhando
em Cold Spring Harbor, nos EUA,

onde estavam fazendo
múltiplos experimentos incríveis,

e um deles ganhou o Prêmio Nobel.

Eles estavam trabalhando neste vírus aqui,

que se parece com uma nave lunar,
mas é um pouco menor.

É um bacteriófago.

Essa é uma boa notícia para vocês.

Todos vocês, que não são
cientistas, podem não saber

que as bactérias que nos deixam doentes

também ficam doentes,
também têm infecções virais.

Os únicos organismos que nunca
ficam doentes são os próprios vírus.

Bactérias têm infecções virais
e realmente morrem disso,

e esses caras estudavam isso.

Eles também quiseram analisar esta ideia:

se a variação é independente da seleção.

E eles fizeram um experimento
muito inteligente.

Eles disseram: "Bem, vamos começar
com uma célula bacteriana,

dar a ela muita comida, e ela produzirá
muitas pequenas bactérias".

Como vocês sabem, as bactérias
se multiplicam se dividindo em duas

e fazendo clones de si mesmas,
geneticamente idênticos,

é isso o que acontece.

Então, aqui temos as bactérias,
sempre se dividindo, e eles disseram:

"Em algum ponto, vamos introduzir
um vírus e ver o que acontece".

Porque eles notaram que, quando você
introduz um vírus em muitas bactérias,

há sempre algumas bactérias
que conseguem sobreviver.

É genético, porque suas pequenas
bactérias bebês também sobrevivem,

então é claramente um traço genético,

algo aconteceu ao seu DNA,
ao seu material genético.

Então algo aconteceu.

Algumas dessas bactérias são resistentes.

E agora a pergunta é: essa variação,
porque se trata disso,

ocorre antes que a bactéria
tenha algum contato com o vírus?

Ou quando infectamos essa cultura,
essas centenas de milhões de células,

repentinamente algumas
se tornam resistentes?

É uma questão muito interessante.
E eles foram muito inteligentes.

Eles disseram: "Bem, suponha
que haja um mecanismo

pelo qual, quando você infecta
a bactéria com o vírus,

ela tenta se tornar resistente
de alguma forma.

Há um mecanismo.

Se você faz isso algumas vezes,
com centenas de milhões de células,

você espera que um número
similar de bactérias

vá sempre se tornar resistente.

Aquelas que conseguem, certo?
As poucas sortudas.

Por outro lado, suponha que algumas
bactérias fiquem resistentes

enquanto estão se multiplicando,
os pontos azuis aqui.

Você pode ter números muito diferentes
quando repete o experimento

porque o que pode acontecer é:

aqui nós temos uma bactéria
que se torna resistente ao vírus

muito tarde na reprodução,

e existe apenas uma, em toda a população,
que não é morta pelo vírus.

Aqui, contudo, vocês têm
o que é chamado de evento loteria,

e o nome vem exatamente
do que vocês imaginam.

Bem no início da reprodução
desta primeira célula aqui,

um dos dois filhos, ou talvez a mãe,
se torna resistente e se divide.

E agora metade da sua cultura,

e falamos de milhões
de células, são resistentes.

Então temos essa variação enorme.

Eles fizeram o experimento
e descobriram isso.

Eles concluíram:

claramente, e eles
mostraram matematicamente,

claramente algumas bactérias
nessa população

eram resistentes a um vírus
que elas nunca tinham visto antes.

E, novamente, a variação deve ser
independente da seleção.

Eu poderia alegar,
e outras pessoas alegaram,

que o experimento contém
uma falha muito séria.

E não estou dizendo que eles
não mereciam o prêmio Nobel,

eles definitivamente mereceram.

Mas um problema com esse experimento

é que eles introduzem um vírus mortal,

e talvez as bactérias tenham um mecanismo
para desenvolver resistência

ou tolerância a um vírus,

mas não a um que mate instantaneamente.

Talvez eles devessem ter usado um estresse
mais ameno, uma seleção mais suave.

Esse é o problema.

E claro, mais tarde,

depois que Watson e Crick
e Rosalind Franklin

descobriram a estrutura do DNA,

e toda a pesquisa molecular
começou a deslanchar,

nós meio que colocamos tudo
junto com a teoria da evolução,

no que chamamos de "a nova síntese";

e, na nossa teoria da evolução atual,
você tem mudanças no código do DNA

mais ou menos aleatórias,
independentes da seleção,

que causam essas diferenças entre nós,

e por isso alguns de nós
não podem pegar AIDS e a maioria pode.

O que é verdade, por sinal.

Assim, essa é nossa teoria.

Eu não quero terminar aqui.

O que vimos é que surgem
cada vez mais evidências

de que a história é mais complexa.

E talvez variação e seleção

não sejam tão completamente
independentes como alguns acreditavam.

E eu soube disso
enquanto estudava, este ano.

Eu fiz meu PhD em um laboratório
de fabricação de cerveja.

Vocês sabem, um dos melhores lugares
para começar sua pesquisa como estudante.

Eu estava estudando células de levedura,

um ótimo modelo genético
de organismo, por sinal,

e uma das frustrações que tenho é:

tente ser levado a sério pelas pessoas
que você precisa que te financiem,

ou numa conferência, quando
está trabalhando com cerveja

e você diz: "Acreditem, estou fazendo
experimentação genética séria e real".

Uma das coisas que eu
estava estudando eram

células de levedura que se aglutinam,
isso é chamado floculação.

Então vemos aqui um grupo
de células de levedura

que grudam umas nas outras
e se estabelecem nessa cultura.

Isso é importante para a cerveja
porque acontece no fim da fermentação.

É o que faz a diferença
entre uma cerveja clara,

que não tem nenhuma
célula de levedura nela,

e o que chamamos
de "witbier" ou "weizenbier",

que tem células de levedura
flutuando nela.

E estávamos tentando
encontrar a genética disso.

O que encontramos foi um gene
que pode causar a floculação.

É um gene, e o que há
de tão especial sobre ele

é que contém uma parte no meio
que é extremamente instável.

Esse gene, obviamente,
é feito de DNA, como todo gene.

E a parte do meio do DNA
é extremamente instável.

Muda muito mais
do que qualquer outro DNA.

E em particular,

ele contém estas estruturas
chamadas de "repetições em tandem".

É um pedaço de DNA
que se repete várias vezes.

É muito mais longo do que se vê aqui,
mas vocês têm a ideia básica.

E o que o torna instável

é que o número dessas repetições
muda muito rapidamente.

Toda vez que o DNA é copiado,

há uma chance bem alta do número
ser diferente do que era antes.

Isso é conhecido há muito tempo,

mas não era realmente
esperado entre os genes.

Normalmente, encontramos
"repetições em tandem" fora dos genes.

Mas aqui, e em alguns outros
genes, vocês encontram isso.

O que temos aqui é um pedaço de DNA,

ou um gene específico que está mudando
mais rapidamente do que os outros

e, neste caso, significa
que a floculação está mudando,

então essa característica da levedura,

essa coisa específica, compare-a
com o pescoço longo, se quiser,

está mudando mais rapidamente
do que outras propriedades da levedura.

Agora, se você pensar que isso é...

bem, não importa...

se você pensa que isso é específico
para células de levedura, está errado.

Praticamente ao mesmo tempo
em que publicamos nossa história,

uma ótima história
sobre cães foi publicada.

Não sei se já pensaram nisto,
mas os cães são uma das criaturas

mais variadas na face da Terra.

Especialmente na forma.

Basta olhar para este chihuahua
e este São Bernardo aqui.

Eles são da mesma espécie.

Em princípio, e eu digo "em princípio",

eles podem cruzar.

Só esperamos que o chihuahua
não seja a fêmea.

(Risos)

Eles são criados por humanos.

Nós criamos esses cães
por seleção e tudo o mais,

mas não usamos muito tempo para isso.

E, em termos evolutivos,
essas coisas são novas.

Eles são novos em folha

e foram desenvolvidos
em um tempo muito curto.

E uma das descobertas
é que um dos reguladores-chave,

e novamente estou falando sobre o gene,

é um gene regulador do formato do crânio.

Basicamente a forma do cão também.

Ele também tem repetições
em tandem instáveis.

E o que os pesquisadores descobriram
é que existe uma boa correlação

entre quantas repetições
existem neste gene

e quanto o focinho é curvado ou longo.

E também descobriram que outras
mudanças, em outro gene regulador,

dão a você um sexto dedo.

Como este polegar extra aqui.

E, eu não sabia,
mas essa é uma característica

de uma raça específica
de cães dinamarqueses.

E é por isso que aconteceu.

Isso aconteceu em um tempo muito curto

e agora as pessoas veem
essa sexta garra como uma característica.

Então, claramente, não está
acontecendo apenas na levedura.

E há mais.

Outra coisa que sabemos há algum tempo,

e também estamos pesquisando,
é que o final dos cromossomos...

cromossomos são,
basicamente, pacotes de DNA,

é como nosso DNA fica na célula.

O final dos cromossomos,

bem no final, eles mudam
muito mais rapidamente.

Existem altas taxas de mutação.
O DNA não é tão estável.

E os genes que ficam lá,
novamente, evoluem.

E, se você está pensando
nos humanos, quais genes estão lá,

são, por exemplo, os genes
que definem nosso olfato.

Temos que reconhecer
muitos cheiros diferentes,

e esses genes estão se replicando
e mudando muito rapidamente.

Nas plantas, é um mecanismo
totalmente diferente.

É um pouco mais complicado.
Eu vou tentar resumir.

Há uma proteína específica,
e ela é um pouco como nossa mãe.

Essa proteína é a mãe da célula.

Ela verifica as outras pequenas proteínas
e pergunta: "Você estão bem?

Vocês não parece muito bem.
Aqui, pegue seu casaco.

Comporte-se deste jeito,
não daquele outro".

É como uma mãe ensinando.

A proteína realmente cuida para que,
mesmo que existam pequenas mutações,

mudanças em outras proteínas,
elas ainda se comportem bem.

E, se não se comportam bem,
elas se degradam.

O que você vê é que,
em momentos de estresse...

e plantas também têm estresse,

estresse é um termo
biológico para seleção.

Significa que você não está
adaptado a uma condição.

Significa que você sente
a carga da evolução

pesando muito sobre você.

Então, em momento de estresse,
a função da proteína mãe

fica um pouco desregulada.

E, de repente, essas plantas
começam a se comportar mal.

Elas se tornam estranhas.

E é por isso que algumas mutações
que você não podia ver antes

agora subitamente aparecem.

E, embora não esteja provado,
uma teoria plausível é que, talvez,

isso sirva como um mecanismo
para tentar escapar do estresse.

Porque, de repente, é bom tentar
ser diferente do que sua mãe era.

E talvez algumas dessas plantas

sejam melhores em sobreviver ao estresse.

Elas vão aguentar. E talvez
essa mutação seja fixada.

E isso, e aquilo.

Outro exemplo vem de bactérias.

E falando superficialmente de novo,

mas bactérias, em momentos de estresse,

e isto é só para impressionar
vocês, não é muito importante,

em momentos de estresse, elas ativam
uma proteína diferente para copiar o DNA.

E uma proteína para copiar DNA
é uma proteína muito importante,

porque não deveria cometer muitos erros,

porque é assim que você
tem mudanças no DNA

e variação natural.

Você precisa de um pouco
de variação, mas não muito,

porque a maior parte
das variações não é boa.

Não seria tão bom se uma girafa
tivesse um pescoço três vezes mais longo,

porque o coração
não poderia lidar com isso.

Mas, em momentos de estresse, novamente,

às vezes você precisa escolher
entre morrer ou apostar,

e as bactérias podem estar apostando.

Elas ativam um gene
que é muito descuidado.

O DNA é copiado, mas com muitas mudanças.

E talvez, embora seja difícil provar,

isso seja uma estratégia das bactérias
para tentar vencer a seleção,

a pressão evolutiva
que está pesando sobre elas.

Um exemplo ainda melhor,
eu acho, é o da pulga d'água.

Novamente, ainda é muito misterioso.

Mas as pulgas d'água,
belos organismos nadando por aí,

têm predadores.

Se o pai de uma família
de pulgas d'água é devorado,

alguns produtos químicos
são liberados na água,

e induzem a formação desta
protuberância chamada de "spina".

E a protuberância deixa a pulga d'água
um pouco menos atrativa para predadores.

Tudo bem, isso não é tão especial,

um produto químico induzir
algumas mudanças morfológicas.

O estranho é que os filhos
da pulga d'água também terão a spina.

Mesmo se nunca viram um predador.
Mesmo se você tirar todos os predadores.

Eles ainda a terão por algum tempo,

por algumas gerações.

Então, isso chega bem perto
de Lamarck, certo?

Alguma coisa está acontecendo
durante a vida desse organismo.

Ele muda alguma coisa e está
passando a informação para seus filhos.

Está chegando muito perto de Lamarck.

Assim, a conclusão da palestra,
e isso é importante,

isso significa que a teoria da evolução
realmente precisa de uma ampla revisão?

Eu diria: de modo algum.

E as pessoas frequentemente
têm entendido mal

as coisas que tenho dito e publicado.

Aconteceu com esta revista flamenga,
ou holandesa, onde eu escrevi um artigo

sobre as mesmas coisas
que estou dizendo a vocês agora.

E esta é a capa que eles apresentaram.

Eu não gostei, porque parece
que estou serrando o piso sob Darwin.

Não.

Isto é o que Darwin escreveu
sobre variação e seleção.

Ele diz algo como:

falei como se a variação natural
fosse totalmente aleatória, no meu livro,

como se fosse pura sorte.

Mas, claro, eu não queria dizer isso,

só significa que não sei bem
o que acontece,

e talvez haja um mecanismo
muito mais complexo.

Darwin era muito inteligente.
Ele pensou sobre sua teoria.

Ele sabia exatamente onde estavam os furos

e onde não deveria escolher
entre uma possibilidade ou outra.

Ele incorporou...

só mais tarde nos afastamos
um pouco demais de Lamarck.

A teoria de Lamarck
não o desagradava tanto assim.

Embora isso não signifique
que a teoria de Lamarck estava certa.

Ainda acho que na maior parte é aleatório,
mas existem pequenas mudanças aqui e ali

que fazem com que não seja
completamente aleatório.

O que estou dizendo é que,
através da evolução,

desenvolveram-se mecanismos

que fazem com que ela não seja
completamente ao acaso.

E vocês podem se perguntar
como isso pode estar certo.

E eu argumentaria que isso simplesmente
acontece durante o processo de evolução.

Suponha que um gene
se torne muito instável

e é um gene constitutivo,
um gene que não precisa mudar.

Ou que não precisa mudar tão rápido.

Ou, quando muda, na maior
parte das vezes é prejudicial.

Se um gene como esse se tornar instável,

será uma enorme desvantagem
para o organismo que o possui.

E então ele será eliminado da seleção.

Entretanto, se um gene,

por exemplo, um gene que faz
seu crânio um pouco mais flexível,

como em uma girafa,
e talvez você possa, quem sabe,

ter mais girafas com pescoços mais longos,

se um gene como esse prospera,
por puro acaso,

e isso é puro acaso,

ele pode se tornar uma vantagem
para o organismo, e se estabelecer.

Ele continua instável como era.

E talvez seja assim
que as coisas evoluíram.

Novamente, como eu disse,
às vezes meu trabalho é mal interpretado.

Às vezes é bem engraçado,
especialmente quando são as pessoas

que creem no criacionismo como um projeto
mais inteligente que pegam nosso trabalho.

Esta foi uma das coisas mais engraçadas.

Este é um site chamado
"descendência incomum".

E, se vocês pensarem
sobre isso, o título diz tudo.

Essas pessoas não acreditam
na descendência comum,

que é o cerne da nossa teoria da evolução.

Nós publicamos um artigo,

eu e um colega dos EUA, quando eu
ainda trabalhava nos EUA.

O artigo é uma discussão mais profunda
sobre o que estou dizendo a vocês,

e nós estávamos cientes do fato
de que alguns poderiam interpretá-lo mal.

Então, no resumo do artigo,
que é praticamente o que todos vão ler,

nós escrevemos, especificamente,
que nossas ideias não vão contra Darwin.

E então estes caras aqui leram o artigo,

e ainda queriam usá-lo
para as ideias deles.

E disseram: "Bem, para publicar isso
em uma revista científica reputada,

os autores precisaram escrever
que suas ideias não vão contra Darwin,

mas eles não pensam assim.

É só um aperto de mãos secreto
para entrar nessa boa revista".

Então, esse é o aperto de mãos secreto.

Por sorte, havia...

então ficou bem engraçado, porque há
reações de pessoas neste fórum...

Bem, eu mal posso ler, mas vou tentar.

Aqui está uma das pessoas
reagindo a isso, e ela diz,

eles citam algumas das partes
que escrevemos no artigo,

e ela diz: "Enzimas de cópia
de DNA propensas a erro

produzem explosões de variabilidade
em momentos de estresse.

Estes mecanismos parecem sintonizar
a variabilidade de uma dada característica

para combinar com
a variabilidade da seleção".

Isso é algo que escrevemos.

E ela diz: "Isso quase parece
um mecanismo de resposta incorporado.

Quem teria pensado nisto.
Darwin está tão morto!"

Isso é o que ele escreve.

Entretanto, há pessoas que
não entenderam mal nosso artigo

e reagiram a isso.

E é divertido ler essa discussão

porque então as pessoas
do "projeto inteligente" continuam.

É uma grande família.

É divertido ver isso,
eu gosto dessas discussões.

Não tenho nada contra pessoas
que aparecem com teorias diferentes.

Elas estão apenas erradas, mas isso faz
com que seja divertido discutir com elas.

Tudo bem, isso me traz
para os agradecimentos.

Tenho que agradecer
a todas estas pessoas aqui

que estão fazendo todo
o trabalho no meu laboratório.

Enquanto falamos,
elas estão obtendo mais resultados,

então posso dar mais uma palestra
e ser o herói para esta audiência.

Elas estão acorrentadas às suas bancadas.

Tenho que me lembrar
de alimentá-las esta noite.

Elas realmente são
os heróis do laboratório.

E há muitas outras pessoas, claro,

nosso grupo definitivamente
não é o único fazendo esse trabalho.

Para quem for cientista e quiser
saber mais sobre isso,

estas são algumas publicações.

Esta é a principal,
onde discutimos todas essas coisas.

Há mais informações no site.

E isto também é muito importante,

estas são as pessoas
que estão nos pagando.

Bem, não a mim, mas a pesquisa.

Obrigado.