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Reportagem
A evolução não é uma escada rumo ao progresso
Por Tássia Biazon
10/12/2016

A partir de um único organismo tantos outros surgiram ao longo da história evolutiva da vida na Terra. Os humanos são apenas mais uma entre as milhões de espécies existentes. “Não somos mais complexos do que um gato ou um cachorro. Não temos mais tipos celulares, ou mais tecidos, e mesmo o número de genes é parecido. Talvez a única forma em que possamos dizer que somos mais complexos seja como desenvolvemos uma identidade cultural”, diz Diogo Meyer, do Departamento de Genética e Biologia Evolutiva do Instituto de Biociências da USP.

A diversidade da vida é extrema e de difícil mensuração – há desde bactérias visíveis apenas com o auxílio de um microscópio até mamíferos do tamanho de um ônibus. Estudos buscam prever a quantidade de espécies que habitam a Terra – como o denominado “How many species are there on earth and in the ocean?, publicado em 2011, na PLoS Biology, que afirma haver quase nove milhões de espécies eucarióticas no mundo. Contudo, conforme o artigo da Trends in Ecology & Evolution, Global species richness estimates have not converged, publicado em 2014, não há consenso.

“A estimativa é que existam entre 10 milhões e 100 milhões de espécies, um número muito maior do que as que conhecemos”, analisa o professor Evandro Marsola de Moraes, do Laboratório de Diversidade Genética e Evolução da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), campus de Sorocaba. “Atualmente, a ciência conhece cerca de 1.700.000 espécies de fungos, protozoários, algas, plantas, invertebrados e vertebrados sem contar o grande número de bactérias. Conhecimento que vem de descrições detalhadas de cada espécie publicadas na literatura científica por taxonomistas profissionais”, informa. E o número continua crescendo, seja pela descoberta de novas espécies ou as revisões do conhecimento taxonômico – que muitas vezes concluem que uma espécie descrita anteriormente é na verdade composta de duas ou mais espécies.

A explicação para a expressiva quantidade de espécies é a evolução – processo natural que modifica as espécies ao longo das gerações e dá origem a novas, a partir de espécies pré-existentes; um processo gradual que ocorre continuamente e pode demorar milhares ou milhões de anos. “Esse processo ocorre devido à variação, criada pela mutação genética, entre os indivíduos da mesma espécie. A seleção natural pode agir beneficiando a reprodução dos indivíduos que possuem os melhores genótipos, modificando as características da espécie ou dando origem a outras. Outros mecanismos genéticos aleatórios, como a deriva genética, também podem provocar a diversificação de espécies. O número de espécies ao longo da história da Terra deve depender da capacidade do ambiente em suportá-las e de suas interações”, diz Moraes.

Entretanto, o professor faz uma ressalva. “O número que mais chama a atenção é o de espécies extintas e ameaçadas. A IUCN (International Union for Conservation of Nature, em inglês) aponta que, das 83 mil espécies avaliadas por cientistas, 24 mil estão ameaçadas de extinção e 720 já se extinguiram. Isso corresponde a quase 30% das espécies analisadas. Se conhecemos apenas uma parcela muito pequena da biodiversidade, podemos concluir, com segurança, que quase um terço da biodiversidade no planeta corre o risco de extinção”, alerta.

Embora a extinção de espécies seja um evento comum no processo evolutivo, ela normalmente ocorre ao longo de milhões de anos e não em décadas, como agora. “A extinção de espécies sempre ocorreu. Contudo, nós, humanos, estamos causando a extinção de muitas espécies, talvez a nossa própria. Mas isso não significa a extinção da vida”, explica Moraes, destacando que o grande risco de extinção representa muito mais uma ameaça para a própria sobrevivência humana do que para a continuidade da vida na Terra.

O início da vida

Quais foram as condições que deram origem à vida na Terra? Como e quando a vida surgiu? Quem foram os primeiros organismos? – há muito tempo esses questionamentos despertam interesse e controvérsia na sociedade. Com o desenvolvimento do conhecimento científico, novas hipóteses são criadas acerca da origem da vida por meio de estudos que usam fósseis, datação radioativa, genética, filogenia etc.

A idade do Universo é de quase 14 bilhões de anos e sua origem é aceita como descrita pela teoria do Big Bang, em que a partir de uma grande explosão partículas começaram a se formar, originando os primeiros átomos, como o hidrogênio. Com o passar do tempo, ocorreu a formação das galáxias e das estrelas. Até que se originaram os sistemas planetários como o Sistema Solar.

A Terra formou-se provavelmente há cerca de 4,5 bilhões de anos, e os seus primeiros registros fósseis de vida datam entre 3,5 e 3,7 bilhões de anos. As primeiras formas de vida eram heterotróficas e anaeróbicas. “Eram organismos de uma só célula que foram preservados em rochas muito alteradas”, diz a professora de paleontologia Mírian Liza Alves Forancelli Pacheco, do Departamento de Biologia da UFSCar, campus de Sorocaba.

“Estudos recentes têm revelado que a vida poderia ter surgido em condições que os seres humanos consideram inóspitas. Hoje, sabemos que o oxigênio foi muito importante na diversificação das várias formas de vida, mas não foi essencial para o seu surgimento. É possível que a vida tenha surgido nos primeiros momentos da história do nosso planeta, antes dos continentes e oceanos, em condições extremas de elevadas temperaturas”, analisa Pacheco.

A vida é composta de átomos abundantes na natureza, como carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. As combinações desses átomos formam moléculas, como a água. As moléculas se combinam formando moléculas maiores, como os nucleotídeos e os aminoácidos. A junção dessas moléculas maiores formam os ácidos nucléicos, o RNA e o DNA. “A molécula de DNA tem uma função central no processo de hereditariedade. Ela contribui para a produção de proteínas e moléculas essenciais ao funcionamento dos seres vivos”, analisa o professor Diogo Meyer, do Departamento de Genética e Biologia Evolutiva do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (USP).

O ancestral comum a todos os seres vivos é o início da árvore da vida, que representa todos os organismos do planeta, composta de três domínios Archaea, Bacteria e Eukarya – o mais recente. A genética tem contribuído para a elucidação dessa árvore, já que o material genético é o mesmo para os mais diversos seres vivos. Meyer explica que há certas moléculas que estão presentes em todos os seres vivos, como o RNA ribossômico, responsável pela formação de proteínas.

Assim, embora haja uma diversidade de formas, cores e tamanhos, samambaias, bactérias, onças e tubarões são diferentes fisicamente, mas parecidos quimicamente. “Não há como comparar uma bactéria e um vertebrado quanto à sua anatomia: eles são diferentes demais. Mas ao nível molecular eles partilham estruturas como RNA ribossômico, que é suficientemente semelhante para ser comparável, permitindo avaliarmos quais seres vivos são mais intimamente aparentados uns com os outros”, diz Meyer.

Teorias

A abiogênese ou geração espontânea foi uma das primeiras hipóteses sobre a origem da vida. Ela sugeria que a vida advinha da matéria orgânica. O biólogo italiano Francesco Redi (1626 - 1697) foi o primeiro a questioná-la. Colocou alimentos em recipientes fechados e abertos e, depois de um tempo, observou que apenas os abertos continham larvas, concluindo que essas teriam sido depositadas por moscas. Além de Redi, outros cientistas refutaram a abiogênese, como o francês Louis Pasteur (1822 - 1895).

Outra hipótese, denominada de panspermia, é de que a vida na Terra veio de outras regiões do Universo – sugerindo a existência da vida em outros planetas. Organismos teriam viajado com a matéria, sobrevivido ao impacto na Terra, conseguido se adaptar às condições extremas, iniciando o processo de proliferação e evolução.

Paleontólogos e astrobiólogos trabalham em conjunto para tentar reconstituir e compreender as condições ambientais de nosso planeta no passado geológico. A compreensão sobre a origem e evolução da vida na Terra pode ajudar a elaborar modelos e hipóteses sobre o estabelecimento da vida em outros lugares no cosmos. Contudo, essas pesquisas devem ser feitas com cautela porque mal conhecemos as formas e possibilidades de vida em nosso planeta”, diz Pacheco. “Sempre devemos lembrar que a evolução dos organismos não é direcional. Como predizer os rumos da evolução da vida em outros contextos cósmicos se não conseguimos fazer o mesmo para a Terra? Uma vez que nós pouco conhecemos da biosfera terrestre e ainda não temos um conceito para ‘vida’, é possível que não sejamos capazes de reconhecê-la em outros planetas – caso ela exista em outros contextos cósmicos”, ressalta.

Mas se um organismo deu origem a outro organismo, de onde veio o primeiro? O russo Aleksandr Oparin (1894-1980) e o escocês Jonh Haldane (1892-1964) defendiam a teoria da evolução química – em que descargas elétricas sobre a atmosfera terrestre primitiva promoveram reações químicas entre os compostos inorgânicos, originando os compostos orgânicos. Oparin acreditava que gases como o metano (CH4), amônia (NH3), hidrogênio (H2) e o vapor da água (H2O) formariam, depois de muito tempo, as primeiras moléculas orgânicas. Essas moléculas teriam dado origem a moléculas mais complexas, como as proteínas. Naquela época, a atmosfera da Terra era diferente. Por exemplo, não continha o oxigênio.

“O oxigênio apenas surgiu na atmosfera – e tornou-se importante para a vida – quando os primeiros organismos começaram a aproveitar a luz e o gás carbônico para realizar a fotossíntese. As evidências que temos do oxigênio são rochas conhecidas como BIFs (Banded Iron Formations ou “formações bandadas de ferro”). Elas mostram que o oxigênio começou a ser importante na composição da atmosfera há mais ou menos 2,3 bilhões de anos. Trata-se de rochas avermelhadas, ricas em um óxido de ferro chamado hematita”, explica Pacheco. “Antes do oxigênio ser produzido por organismos chamados cianobactérias, o ferro liberado em atividades vulcânicas ficava livre e se acumulava nos oceanos. Uma vez que o oxigênio começou a ser produzido em taxas elevadas, ele se ligou ao ferro livre nos sedimentos do fundo dos oceanos e formou os BIFs. A partir de então surgiram organismos de metabolismos mais complexos, como a célula eucarionte, há cerca de 1,9 bilhão de anos, e os primeiros animais no registro fóssil, há cerca de 580 milhões de anos”, esclarece.

Os americanos Stanley Miller (1930-2007) e Harold Urey (1893-1981) publicaram na revista Science, em 1953, a experiência que realizaram para testar a hipótese de Oparin e Haldane. Em laboratório, colocaram uma mistura de metano, amônia, hidrogênio e água, submetida a descargas elétricas, em um recipiente fechado. Depois de um tempo, alguns compostos orgânicos surgiram no recipiente, como aminoácidos.

Os oceanos como berço da vida

Dentre tantas teorias, uma das mais aceitas é de que a vida tenha surgido nos oceanos primitivos, próximo às fontes hidrotermais no fundo dos oceanos – uma das maiores zonas de biodiversidade da Terra. A maioria dos seres vivos possui uma alta porcentagem de água, o que favorece a hipótese. Além disso, dos 35 filos do reino animal, apenas um filo está ausente dos oceanos, o Onychophora, composto por animais vermiformes terrestres. Entretanto, seus fósseis eram marinhos.

“É possível que a vida tenha surgido em condições de elevadas temperaturas, em um contexto em que a Terra ainda não tinha rochas ou continentes. Há mais de 4 bilhões de anos nosso planeta era intensamente bombardeado por meteoritos e asteroides e tudo era dominado por intensa atividade magmática. As rochas se reciclavam intensamente. Para a origem da vida, mais essencial que o oxigênio foram os nutrientes oriundos do magma e disponibilizados na argila. Os organismos que provavelmente viviam sob elevadas temperaturas (hipertermófilos) podiam se alimentar de partículas do meio ou produzir seu próprio alimento por meio de reações químicas muito complicadas”, diz Pacheco.

Segundo a professora, desde a década de 1970 cientistas têm estudado organismos que vivem nas regiões mais profundas dos oceanos, em ecossistemas estruturados entre as comunicações das placas tectônicas – local sob elevada pressão e temperatura e baixíssimas taxas de oxigênio.

“Uma grande dificuldade é que não temos nenhum registro de vida há mais de 3,8 bilhões de anos. Não sabemos se a vida se originou na Terra ou se nosso planeta foi ‘contaminado’ pela vida vinda de outro lugar do cosmos. Caso a vida tenha surgido na Terra antes de 3,8 bilhões de anos, tudo o que temos são hipóteses. Ainda temos muito que investigar e entender sobre as formas e possibilidades de vida na Terra”, reflete.

E os humanos?

O livro A origem das espécies, publicado em 1859 por Charles Darwin, revolucionou a ciência ao dizer que todos os organismos atuais seriam o resultado de uma longa evolução biológica a partir de um organismo primitivo muito simples. Assim, os humanos estariam dentro de uma grande linhagem, a dos vertebrados, iniciada pelos peixes, em sequência anfíbios, répteis e aves e, por fim, mamíferos. Entre os mamíferos, há cerca de 55 milhões de anos, teriam surgido os primeiros primatas.

A linhagem que deu origem aos humanos é muito recente quando comparada com a história da vida na Terra. Afinal, “apenas” sete milhões de anos separam a linhagem humana da linhagem do chimpanzé moderno. Desse modo, é muito difícil falar em consenso sobre a evolução humana, conforme diz o professor Danilo Vicensotto Bernardo, do Instituto de Ciências Humanas e da Informação da Universidade Federal do Rio Grande (Furg), onde fundou e coordena o Laboratório de Estudos em Antropologia Biológica, Bioarqueologia e Evolução Humana.

“A descoberta de novos fósseis sempre provoca estudos e debates para acomodar tudo o que sabemos sobre o tema”, informa. “A história evolutiva humana contempla, basicamente, seis pontos essenciais: surgimento/fixação da bipedia facultativa ou arborícola; aparecimento do uso de ferramentas líticas; surgimento da bipedia estritamente terrestre; aparecimento das proporções corpóreas modernas e consequente surgimento do gênero Homo; a saída da África e aparecimento dos ‘cérebros grandes’”, lista o professor.

Há dois modelos que explicam o surgimento da espécie Homo sapiens. Segundo o modelo da Origem Africana, bastante aceito, sustentado tanto por dados fósseis quanto por parte dos dados moleculares, a espécie humana teria surgido na África há cerca de 200.000 anos. Para este modelo Homo sapiens e Homo neanderthalensis são descendentes de um mesmo ancestral, Homo heidelbergensis. “Esse modelo defende que, a partir de uma população ancestral (supostamente Homo heidelbergensis), distribuída geograficamente de maneira ampla, compreendendo leste/noroeste africano e parte da Europa, teriam evoluído, independentemente, duas linhagens de hominídeos, uma adaptada ao ambiente africano (Homo sapiens) e outra ao ambiente europeu (Homo neanderthalensis)”, esclarece Bernardo.

O outro é o modelo do Multiregionalismo. “Sugere que ancestrais mais remotos, como os Homo erectus, por exemplo, ao alcançarem ambientes fora da África (o que começou a ocorrer há cerca de 1,8 milhão de anos), evoluíram localmente, possibilitando o surgimento de hominídeos modernos, como o Homo sapiens. Este modelo é uma boa explicação para as diferenças observáveis entre grandes populações mundiais (por exemplo, asiáticos, africanos e europeus), mas o registro fóssil e, em parte, os dados moleculares não o favorecem em detrimento do da origem africana”, afirma Bernardo. Para este modelo, Homo neanderthalensis (descendentes de populações de Homo erectus na Europa) teria sido um ancestral dos Homo sapiens originados exclusivamente na Europa, ao passo que outras variedades de H. erectus, em outras regiões do planeta, teriam dado origem a diferentes populações autóctones de H. sapiens.

Mas o que difere os humanos dos outros hominídeos? O grupo Hominidae é formado por quatro gêneros e sete espécies (Pan, Gorilla e Pongo com duas espécies cada e Homo, com uma espécie). Segundo Bernardo, os Homo sapiens possuem características bem distintivas, que são: a postura estritamente bípede-ereta; cérebros bem desenvolvidos e grande coeficiente de encefalização; morfologia das mãos e destreza manual específica; cobertura pelicular diferenciada no corpo, concentrada, principalmente, na cabeça; proporções corpóreas caracterizadas por pernas mais longas do que braços; infância prolongada; fala articulada e capacidade simbólico-cultural complexa.

Contudo, a espécie humana e os outros primatas não são muito diferentes. “Se eu lhe desse os ossos de um chimpanzé e de um humano, ou mostrasse um rim de cada um desses animais, você teria alguma dificuldade para dizer qual era de cada espécie. A razão pela qual eles são parecidos ao nível morfológico, e também ao nível genético e bioquímico, é simplesmente consequência do fato de serem aparentados entre si. Você é parecida com sua mãe e seu pai porque geneticamente são muito semelhantes: metade do seu genoma é igual a cada um deles. Humanos e chimpanzés são, em nível evolutivo, parentes próximos, pois os sete milhões de anos decorridos desde que partilharam um ancestral comum representam um piscar de olhos evolutivo. Somos menos parecidos com um cachorro pois o parentesco é mais remoto, a mesma razão pela qual você é menos parecida com um primo distante do que com seu irmão”, exemplifica Meyer.

Segundo o professor, há grandes dificuldades em responder questões evolutivas. “Uma delas é que estamos construindo uma narrativa histórica de eventos que ocorreram no passado remoto – processos que geralmente produzem mudanças que são sutis e lentas em relação à escala de tempo da observação humana. Ou seja, raramente enxergamos as mudanças evolutivas ocorrendo diante de nossos olhos. Mas há exceções. O estudo de bactérias e animais de tempo de geração curto permitem tais observações”, afirma. “Não há ‘um experimento’ ou ‘um único resultado’ que demonstre sozinho a evolução. O entendimento da evolução é uma construção teórica que resulta da sobreposição de conhecimento de diversos campos (genética, paleontologia, anatomia, comportamento animal, biogeografia).”

Embora as pessoas acreditem que o homem seja o ser vivo “mais complexo”, os humanos não estão no topo da evolução. “A evolução não é linear, não é uma escada com direção de progresso. A metáfora mais apta é uma árvore que se ramifica. Nós somos uma folhazinha entre milhares de outras. Certamente não somos mais complexos do que um gato ou um cachorro. Não temos mais tipos celulares, ou mais tecidos, e mesmo o número de genes é parecido. Talvez a única forma em que possamos dizer que somos mais complexos seja como desenvolvemos uma identidade cultural. Poucos animais têm uma cultura tão complexa como a nossa espécie”, finaliza Meyer.