Rainha Vermelha

Pretendo dentro de breve fazer um post sobre aquele artigo da Nature que mostra a coevolução de uma espécie de borboleta e a formiga que ela parasita (pois é, minha maior paixão em biologia é essa relação parasita-hospedeiro, que pode revelar uma série de características evolutivas). Mas, para tirar melhor proveito do conteúdo e tratar de um assunto que vai ser a base de muitos outros temas, resolvi fazer uma introdução à teoria da Rainha Vermelha - uma tradução que transmite melhor a idéia, do inglês Red Queen Theory.

Rainha Vermelha pois é dela a frase no livro "Alice através do espelho" de Lewis Carroll que diz "aqui neste país Alice, você precisa correr o máximo que puder para permanecer no lugar..." - tradução livre. Em 1973 Leigh Van Valen (o mesmo cara que considerou as células Hela como outra espécie) propôs esta metáfora para explicar situações na natureza onde duas espécies em competição evoluem de maneira que a competição se mantém estável -ou seja, coevoluem.
Vamos retratar esta situação da seguinte maneira:

Imagine uma população de organismos (de preferência com reprodução sexuada -o porquê veremos mais para frente) parasitada por um ser vivo de geração curta, o que não é muito difícil, lembrando que uma das bactéria que se encontra no nosso intestino, a E. coli quando em condições ideais se divide a cada vinte minutos e a Clostridium perfringens que causa intoxicações alimentares e em alguns casos gangrena, a cada nove minutos. Imagine agora, que este parasita utiliza um receptor celular específico para se aderir ao hospedeiro (não é que o hospedeiro tem receptores feitos para adesão de patógenos, mas sim o inverso, invasores utilizam receptores que já estão presentes realizando outras funções, como comunicação celular). Considere no desenho abaixo que o receptor celular é a fechadura, e a proteína do invasor é a chave.

Na primeira geração, o tipo mais comum de receptor é o vermelho. Em pouco tempo, o parasita que passa a utilizar este receptor é o mais bem sucedido (pois tem mais hospedeiros para infectar) e os hospedeiros vermelhos deixam menos descendentes. O hospedeiro com o receptor azul tem mais descendentes e na geração seguinte, passa a ser o mais comum. Novamente, dentre os parasitas, aquele que utilizar o receptor azul vai ser mais bem sucedido, de maneira que o hospedeiro azul tem menos descendentes. Esse ciclo se mantém, perpetuando uma situação onde hospedeiro e parasita estão mudando para permanecerem na mesma condição. A reprodução sexuada é importante nesse caso pois permite uma propagação mais rápida das características que foram benéficas na geração anterior.

A esssa altura você deve estar se perguntando (para os que tiveram a coragem de ler até aqui) bom, legal, teoria interessante, mas qual o suporte que ela tem? Bom, veja bem, é uma situação difícil de acompanhar, exige a observação de várias gerações do organismo em estudo, envolve mudanças que muitas vezes não são detectadas mas...
Sim, temos um exemplo!

Trata-se do crustáceo de água doce Daphnia magna ou pulga-de-água, como é conhecido pelo movimento feito quando contrai as antenas, movendo-se na água como se fosse um pulo. Ellen Decaester e colaboradores em um artigo da Nature, coletaram amostras de sedimento no fundo de um lago onde se encontravam várias camadas de deposição, cada camada correspondendo a um intervalo de tempo, totalizando 24cm de sedimento e 39 anos de registro. Nas camadas de sedimento se encontravam ovos de Daphnia e esporos de um parasita que a ataca, a bactéria Pasteuria ramosa.
A idéia, muito elegante por sinal, foi expor a pulga-de-água de cada ano a bactérias de todos os anos, passados, presente e futuros, para determinar o sucesso de infecção da bactéria. Eis o resultado: bactérias do passado (da camada anterior de sedimento), não infectam tão bem quanto bactérias do presente(da mesma camada de sedimento), pois a geração de Daphnia presente já foi selecionada para resistir à infecção, e as bactérias do futuro (da camada seguinte de sedimento) também não infectam tão bem, pois já foram selecionadas para infectar as futuras pulgas-de-água.

No total, a taxa de infecção das bactérias do presente se manteve constante, em torno de 60%, ou seja, ambos parasita e hospedeiro, mudaram a cada camada de sedimento para permanecer no mesmo lugar...
Gostou? Então aguarde o post sobre as borboletas que ainda tem muita coisa interessante.

Fontes:
Leigh Van Valen. (1973). "A new evolutionary law". Evolutionary Theory 1: 1--30.
Decaestecker, Ellen; Gaba, Sabrina; Raeymaekers, Joost; Stoks, Robby; Van Kerckhoven, Liesbeth; Ebert, Dieter & De Meester, Luc (2007): Host-parasite Red Queen dynamics archived in pond sediment. Nature 10.1038: .