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Explicando as similaridades entre os seres vivos: da observação até as hipóteses!

Desde muito cedo em suas vidas os seres vivos instintivamente buscam abstrair padrões daquilo que seus sentidos captam do mundo ao seu redor. Uma planária é capaz de perceber por meio de seus ocelos ambientes mais claros e escuros, optando por aquele que lhes é mais favorável. Abelhas e Aves são capazes de detectar odores, formatos e cores das flores que os cercam separando-as nas que devem e não devem ser visitadas durante sua colheita/alimentação. Mamíferos herbívoros conseguem detectar por meio de odores, morfologia e padrões de cores espécimes vegetais que não devem ser utilizados para alimentação. Mamíferos carnívoros rapidamente aprendem a identificar as características que caracterizam certos animais como presas, inclusive sendo capazes de distinguir feições que tornam determinado indivíduo uma presa em potencial, como ferimentos e patologias. Nossos ancestrais, e incluindo a nós mesmos, utilizamos das feições contidas pelos objetos que nos cercam para identificar e agrupar em categorias funcionais. Por mais óbvio que isso possa parecer, um objeto é um objeto pelas características próprias que eles possuem principalmente aquelas tidas como exclusivas (Armstrong, 1997), e nos valemos disso para categorizá-los e atribuir algum significado/valor.

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O ilustre paleontologo e anatomista Georges Cuvier.

Assim como nas cotidianas comparações entre as características dos objetos que nos cercam também são largamente utilizadas na ciência, com uso extensivo na paleontologia. Embora, hoje em dia, tais comparações na ciência pareçam triviais e automáticas, no passado elas não eram. Georges Cuvier (1769 – 1832; sim o mesmo que abordamos a algumas postagens atrás, aqui), considerado o Pai da Paleontologia, foi um dos responsáveis por estabelecer como um método cientifico o ato de se comparar características expressas por objetos diferentes, ato este conhecido como anatomia comparada e morfologia funcional (ato de atribuir funções associadas a determinados tipos de morfologia, um grande passo para os estudos paleoecológicos). Com tal metodologia em mãos ele foi capaz de comparar fósseis com esqueletos de animais viventes e devido às similaridades morfológicas ele foi capaz de realocar os fósseis (que antes eram classificados por Lineu junto às rochas), na taxonomia Lineana entre os grupos viventes.

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Richard Owen ao lado de um Moa, ave extinta da Nova Zelândia.

No entanto, foi um contemporâneo de Cuvier que buscou propor termos para tais características observadas pelo método comparativo. Este foi Richard Owen (1804 –1892), um prodigioso e produtivo pesquisador, famosos por ser um dos diretores do Museu de História Natural de Londres e cunhar o termo Dinosauria (veja Padian, 1997 e suas referências para um melhor entendimento da biografia de Owen). Owen, em 1843, publicou o trabalho intitulado “Lectures on the Comparative Anatomy and Physiology of the invertebrate animals” (tradução: Ensaios sobre anatomia comparada e fisiologia dos animais invertebrados), como o próprio nome diz, neste trabalho volumoso ele discorre sobre a anatomia comparada e fisiologia de uma vasta variedade de invertebrados. No entanto, o diferencial deste trabalho é a utilização de um termo, HOMOLOGO, empregado quando comparações entre características tidas como iguais eram feitas ou discutidas. Embora o termo homologo não seja novo e já tenha sido utilizado em outras áreas, como na matemática, e até mesmo na biologia pelo Francês Auguste de Saint-Hilaire, Owen foi o responsável por formalizar uma definição para tal termo dentro do estudo da anatomia comparada. Diante disto, no glossário de seu trabalho de invertebrados, Owen define tal termo da seguinte forma: “HOMOLOGUE. (Gr. homos; logos, speech.) The same organ in different animals under every variety of form and function.” (Owen, 1843: 379; tradução: Homologo (Gr. homos; logos, speech.) o mesmo órgão em diferentes animais sob qualquer variedade de forma e função). Dando continuidade à designação de termos no estudo da anatomia comparada Owen, em 1847, no trabalho intitulado “Report on the Archetype and Homologies of the Vertebrate Skeleton” (tradução: Reporte sobre o Arquétipo e Homologias do esqueleto dos Vertebrados) cunhou outro termo chamado Homologia, segundo ele tal termo pode ser dividido em três, cada um com uma aplicação própria, eles são: 1) Homologia especial é a correspondência de um órgão, ou parte de um órgão, cuja explicação indica a existência de um tipo comum entre os possuidores daquele órgão (e.g., quando correlacionamos os úmeros dos vertebrados e sugerimos que tal estrutura possui uma origem em comum); 2) Homologia geral um órgão, parte dele ou séries de partes de um organismo que possam ser relacionadas com um tipo fundamental/geral reconhecendo que determinado grupo de organismos formam um grupo natural (e.g., quando relacionamos alguma parte de nosso corpo diretamente a uma parte pertencente ao arquétipo de nosso grupo); e, 3) Homologia seriada sucessão de órgãos ou partes similares entre si que se sucedem longitudinalmente ao longo do corpo, sendo possível haver especializações regionais entre essa parte repetida, no entanto sem perder suas feições primordiais (e.g., as vértebras dos animais vertebrados que apresentam modificações especificas para cada parte do corpo, mas continuam tendo as feições necessárias para considerarmos como vértebras).

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Exemplos de homologos, ou homologias como alguns virão a chamar, entre os ossos dos membros anteriores de um (da esquerda para direita): humano, gato, baleia e morcego.

Interessante notar que, além da proposição de novos termos, neste trabalho sobre o esqueleto dos vertebrados, Owen ressuscitou e defendeu a Teoria do Arquétipo como explicação causal para as similaridades observadas entre os organismos. Tal teoria propõe que todas as morfologias observadas nos organismos derivam de um arquétipo, que para Owen esse arquétipo não era uma entidade existente e sim um modelo ideal de onde todas as outras morfologias derivaram. Como resultado desta idéia Owen esboçou como ele imaginava que seria o Arquétipo dos vertebrados, sendo um animal fusiforme similar a um peixe composto por uma série de vértebras, ressuscitando a idéia de que o crânio era derivado das vértebras anteriores. Fica evidente a idéia de uma força superior que modelaria os vertebrados conhecidos baseado nesse modelo proposto.

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O arquétipo dos vertebrados segundo Owen.

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Thomas Huxley (a esquerda) e seu estimado orientando Ray Lankester (a direita). Ambos grandes defensores das ditas teorias evolutivas de Darwin.

Em 1870, Ray Lankester, um jovem aluno de 23 anos, cujo orientador era ninguém menos que Thomas Henry Huxley (renomado pesquisador que hoje é famoso por ter defendido Darwin e suas idéias), publicou um trabalho revisando os termos propostos por Owen e recomendando a utilização de alguns novos, mais adaptados a teoria da descendência com modificação (hoje conhecida como evolução). Neste trabalho Lankester propõem que como o termo Homologia de Owen esta intrinsecamente associada à Teoria dos Arquétipos, visão esta que foi derrubada pela descendência com modificação e seleção natural, este deveria ser substituído por dois novos termos: homogenia e homoplasia. Ambos os termos se aplicariam como explicações causais das similaridades compartilhadas entre os organismos, no entanto, as homogenias seriam aplicadas para quando essa similaridade é explicada pela ancestralidade em comum e a homoplasia se aplicaria a todos os outros casos que não a ancestralidade em comum. No entanto, Lankester vislumbrou o termo homologo como sendo aplicado as estruturas que já haviam sido explicadas pelas homologias, justamente o oposto do que Owen havia proposto.

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George Jackson Mivart, grande defensor de Richard Owen e protagonizou trabalhos que antagonizavam as idéias de Darwin, como seu trabalho “Genesis of Species”.

Porém, embora a idéia de Lankester com seus novos termos fosse amenizar futuras confusões entre os termos e as teorias que estes termos representavam, suas propostas foram mal recebidas. No mesmo ano de sua publicação, 1870, um dos seguidores das idéias Owen, Mivart publicou um trabalho contrargumentando Lankester e propondo novas combinações com os termos antigos e novos usados na época. No fim, Mivart criou ainda mais confusão com suas proposições. Para piorar, pesquisadores posteriores resolveram começar a utilizar o termo homoplasia em seu sentido original, mas decidiram não utilizar o termo homogenia e manter o termo homologia. Apesar disso, a homologia nesse novo contexto não possuiria o mesmo significado original, proposto por Owen, e sim o significado de homogenia proposto por Lankester (Hass & Simpson, 1946).

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Colin Patterson, grande paleontólogo Britânico que trouxe grandes contribuições teóricas para o estabelecimento daquilo que hoje conhecemos como Cladística.

Decorrente dessa história o significado de homologia se tornou um mistério que muitos tentaram resolver propondo conceitos diferentes para cada novo uso ou teoria proposta. Patterson, em 1981, fez uma revisão dos vários conceitos propostos para o termo homologia e, além disso, nessa época podemos verificar que os termos “homologo” e “homologia” começaram a ser tratados como sinônimos uns dos outros, tradição essa que permanece até hoje entre a maioria dos pesquisadores. Em sua revisão, Patterson defende que o melhor conceito de homologia/homologo seria equivalente ao de sinapomorfia (termo utilizado na sistemática filogenética para representar caracteres compartilhados por grupos monofiléticos), ou seja, uma visão “atualizada” da homogenia de Lankester. Essa vem sendo o conceito mais ensinado utilizado e aceito pelos biólogos atualmente.

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Representação esquemática de alguns termos utilizados na Cladística, sendo que para muitos homologia seria um equivalente de sinapomorfia (circulos cinza).

Com base nessa breve contextualização histórica, podemos concluir que uma das principais fundamentações para qualquer cientista é um conhecimento dos termos e seus significados. Apesar de alguns filósofos defenderem que os termos em si não são importantes, e sim a importância reside no significado que damos aos termos (i.e., semântica). Desta forma, entender a origem e aplicação dos diferentes termos permitem que se estabeleça um consenso de qual seriam os mais apropriados para o contexto da época. Finalizo por hoje ressaltando a importância de se compreender o contexto histórico em que tais termos estão envolvidos, pois parte de seus significados derivaram do conhecimento prévio da época. Sendo assim, leiam sempre que possível o trabalho original em que o termo foi proposto e busquem acompanhar e compreender o que aconteceu com ele ao longo dos anos, pois como vimos no termo homologia, muita confusão foi criada.

 

Gostaria como sempre de agradecer a Kamila L. N. Bandeira pela revisão do texto. Tal postagem foi inspirada nas discussões dos termos aqui apresentados feita por Fitzhugh (2006), no entanto, guardarei para uma próxima postagem as propostas feitas por ele e as implicações decorrentes disso e dos critérios filosóficos defendidos por ele. Além disso, aprofundarei nas demais visões vigentes acerca desta temática! Espero que gostem.

 

REFERÊNCIAS:

 ARMSTRONG, D. M. 1997. A World of States of Affairs. New York: Cambridge University Press, 300 p.

 FITZHUGH, K. 2006. The abduction of phylogenetic hypotheses. Zootaxa, 1145: 1-110.

HAAS, O. & SIMPSON, G.G. 1946. Analysis of some phylogenetic terms, with attempts at redefinition. Proceedings of the American Philosophical Society, 90: 319–349.

LANKESTER, E. R. 1870. On the use of the term homology in modern zoology, and the distinction between homogenetic and homoplastic agreements. Annals and Magazine of Natural History, 6: 35-43.

 MIVART, S. G. 1870. On the use of the term “homology”. The annals and Magazine of Natural history, 32 (4): 113-121.

 OWEN, R. 1843. Lectures on the Comparative Anatomy and Physiology of the Invertebrate Animals, Delivered at the Royal College of Surgeons, in 1843. London: Longman, Brown, Green, and Longmans.

OWEN, R. 1847. Report on the archetype and homologies of the vertebrate skeleton. Report of the Meeting of the British Association for the Advancement of Science, 16: 169-340.

PADIAN, K. 1997. The Rehabilitation of Sir Richard Owen. BioScience, 47(7): 446-453.

PATTERSON, C. 1982. Morphological characters and homology. In: Joysey, K.A. & Friday, A.E. (Eds.), Problems of Phylogenetic Reconstruction. Academic Press, New York, New York, pp. 21–74.

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