Evolução em microescala, o que Darwin não viu.

No ano em que o nascimento de Darwin faz 200 anos, recomecei a tentar ler o famoso “A Origem das Espécies”. Recomecei, pois já tentei ler ele umas 3 vezes. Me lembro que comprei esse livro antes de entrar na graduação em Ciências Biológicas em 2002. Acho que não estava preparado, e como um grande número de pessoas, lia muito sobre a obra, mas nunca tinha realmente “bebido na fonte”. Desta vez me vejo mais maduro e com mais experiência para ler o livro. E o mais importante, com mais disposição para terminar.
Entretanto, o tema deste post não é sobre minhas nada emocionantes tentativas de ler “A Origem das Espécies”. Este post diz respeito a evolução, mas não na escala de tempo em que Darwin estava acustumado a trabalhar. Ainda em vida (1878), por pouco, Darwin quase foi testemunha do processo de evolução em curta escala de tempo. Um cientista amador, o reverendo William Dallinger, fez experimentos com cultura de “micróbios” em frascos com elevada temperatura (maior que 65 graus celsius). William tentava selecionar alguns micróbios que conseguiam resistir a essas temperaturas e criar uma cultura deles. Porém, o experimento foi interrompido quando o grande frasco no qual eram realizados os experimentos quebrou.

Em 1988, Richard Lenski reviveu este experimento, mas usando E. coli e controlando a disponibilidade de recurso (comida mesmo, mais precisamente glicose). E em um único dia, com poucos indivíduos, você pode obter milhares. O tempo de vida desta bactéria é muito curto, alguns poucos minutos. É claro que de um dia para outro não vamos encontrar diferenças, mas o cultivo contínuo em meio de cultura durante anos, pode gerar bilhões de gerações de E. coli. E aí que está o grande sacada. O gigantesco número de gerações aumenta enormemente a chance de mutações aleatórias. É como ocorreu, por exemplo, desde o ancestral em comum do homo sapiens e os gorilas (o que aconteceu por volta de 7 milhões de anos atrás), só que dentro de frascos e numa escala de tempo de anos.

Inicialmente, Lenski separou 12 linhagens e utilizou o mesmo tratamento para todas (ciclos de saciedade e fome). Sendo que toda semana, amostras são separadas e congeladas para servirem como um inventário. Isto é, seria como se congelassem parte de nossos ancestrais de gerações em gerações. E o porquê disso é simples: a possibilidade de rastrear as mutações aleatórias que foram os primórdios de uma característica nova. Comparando as novas gerações com as gerações mais antigas (45.ooo gerações de distância), as mais novas crescem 75% mais rápido e são duas vezes maiores . Porém as causas ainda não foram descobertas pelo grupo de cientistas.

Placas de petri com meio de cultura para o crescimento da E. coli

Estas diferenças já são muito marcantes e merecem muitos estudos para melhor explicá-las. Porém o mais surpreendente ainda está por vir. Uma das doze linhagens sofreu alguma mutação por volta da geração 31.000 que surpreendeu Lenski. Em meios em que o suprimento de alimento já tinha acabado, foi observado um grande crescimento bacteriano (ao invés de ficar translúcido, o meio apresentavam certa turbidez). Essa linhagem aprimorou ao longo de 14.000 gerações (45.000 – 31.000 = 14.000) a capacidade de se alimentar de citrato. Isto é muito interessante, pois a E. coli não é “normalmente” capaz de incorporar esta molécula. Mas o que trouxe de benefício esse novo comportamento? Essas bactérias precisam de pequenas quantidades de ferro para sobreviver, mas não são capazes de absorver átomos livre de ferro. E imaginem o que tem ligado ao citrato? Isso mesmo! Ferro. Desse modo, mesmo depois que a glicose do meio acabava, essa linhagem ainda era capaz de crescer devido a incorporação do citrato presente no mesmo meio.

O trabalho de Lenski agora é tentar observar quais foram as mutações inciais que permitiram que essa linhagem pudesse se alimentar, mesmo que pouco eficientemente, de citrato, mas que ao longo do tempo (14.000 gerações) foi aperfeiçoada. Esta característica possibilitou que essa linhagem (e somente esta, o que é o mais interessante) ter duas fontes de energia. Ao final desta etapa, Lenski vai poder dizer se uma nova espécie foi formada. Isso mesmo que vocês estão pensando! Evolução em alguns poucos anos! Imaginem o que Darwin diria!

Recomendo a leitura completa de um especial sobre os 200 anos do nascimento de Darwin aqui, onde essa história sobre E. Coli é contada por Carl Zimmer.

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