Assim nasceu o livro A Evolução é fato (disponível gratuitamente em PDF), coordenado pelo biólogo molecular Carlos Menck, do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo (ICB–USP), e escrito por 28 pesquisadores. 

“Nos 165 anos desde a publicação de A origem das espécies, de Darwin, em 1859, a teoria da evolução foi testada exaustivamente”, afirma a biomédica Helena Nader, presidente da ABC. 

De acordo com ela, o escopo da obra da ABC, que vai do Big Bang à evolução humana, foi crescendo para torná-lo mais completo e com mais exemplos brasileiros, o que justifica o atraso na resposta aos ataques à teoria, intensificados durante a pandemia de covid-19.

O livro mostra as principais evidências da evolução e as várias transformações pelas quais passou a teoria, que foi ampliada diversas vezes com novos dados. Uma das ampliações mais importantes aconteceu em 1942, quando as leis da hereditariedade do monge austríaco Gregor Mendel (1822-1884), que permaneceram ignoradas até 1900, foram usadas para formar a chamada síntese moderna evolutiva.

Sobrevivência dos mais aptos

O conceito mendeliano de gene ajudou a preencher uma lacuna no mecanismo da seleção natural proposto por Darwin, pelo qual os seres vivos mais aptos sobrevivem e se reproduzem, transmitindo características favoráveis às novas gerações. 

Darwin, no entanto, não sabia como surgiam essas características novas, chamadas agora de mutações, nem como elas eram transmitidas aos descendentes. 

“Hoje sabemos que todas as células têm DNA e produzem proteínas, o que indica a existência de um ancestral comum de todos os seres vivos”, observa Menck, referindo-se ao último ancestral comum universal (conhecido pela sigla LUCA, em inglês), que teria vivido há cerca de 3,5 bilhões de anos.

LUCA, no entanto, era uma célula simples, sem núcleo nem organelas, como as mitocôndrias, que geram energia para as células, mas já com ribossomos, responsáveis pela síntese de proteínas. Esses ribossomos também são encontrados em todas as células conhecidas.

Em 1981, a bióloga Lynn Margulis (1938-2011) postulou que as organelas surgiram a partir de bactérias incorporadas pelas células, processo que ela chamou de endossimbiose.

“O sequenciamento do DNA que codifica os ribossomos e as mitocôndrias comprova que as organelas vieram das bactérias”, afirma Menck. 

Sequenciamento do genoma

O sequenciamento dos genomas dos organismos ajudou a elaborar a árvore da vida que Darwin começara a rascunhar. Esse sequenciamento, realizado em grande escala apenas a partir de 1995, confirma de forma geral o processo evolutivo dos seres vivos. Por exemplo, os dados indicam que a semelhança evolutiva dos humanos com os chimpanzés é de 98%, confirmando que o ser humano de fato teve origem em um ancestral comum com os macacos, como propôs Darwin – talvez o ponto de maior resistência à sua teoria. 

Por outro lado, o estudo de fósseis revelou que durante a evolução humana o ser humano não era único: a família dos hominídeos teve de 15 a 20 espécies, sendo que o Homo sapiens conviveu com algumas delas, inclusive os neandertais. 

Os fósseis continuam sendo a evidência mais visual e didática da evolução. Em 1869, por exemplo, o biólogo Thomas Huxley (1825-1895) levantou a hipótese de que os dinossauros deram origem às aves, com base em semelhanças na estrutura óssea desses animais. 

Quase um século depois, a descoberta de Deinonychus, um dinossauro com penas, corroborou a hipótese. Hoje, cientistas consideram as aves como os únicos representantes vivos dos dinossauros. 

“Todas as observações científicas, baseadas em evidências, comprovaram e ampliaram as ideias de Darwin”, resume Nader. 

O conceito de evolução está tão difundido entre os cientistas que é usado para definir possíveis formas de vida extraterrestre que serão procuradas pelos cientistas da agência espacial norte-americana, a Nasa. Segundo a agência, a vida pode ser definida, em uma de suas acepções, como “um sistema químico autossustentável capaz de evolução darwiniana”. 

Ou seja, esse organismo deveria ter um mecanismo químico para transmitir informações hereditárias, que pode ou não ser parecido com o DNA, e a capacidade se transformar ao longo das gerações por meio da seleção natural. 

Perguntas sem respostas

Nem tudo está resolvido na evolução. A teoria não explica de forma conclusiva como se deu a origem da vida. Uma das hipóteses mais aceitas sugere que os primeiros seres vivos usavam o RNA, e não o DNA, como molécula da hereditariedade. 

“Experimentos mostraram que o RNA pode ser formado a partir de substâncias simples que existiam na sopa primordial”, diz Menck. 

De acordo com o pesquisador da USP, essas moléculas têm atividade enzimática que pode ter dado origem à sua capacidade de replicação, como acontece no coronavírus, que replica a molécula de (RNA) para se reproduzir. 

“Esse tipo de vírus veio desses primeiros organismos, que viviam no chamado mundo do RNA”, diz Menck. Essas moléculas teriam desenvolvido membranas protetoras em torno do RNA, formando as primeiras células. 

 O próprio coronavírus é um exemplo de evolução em tempo real: é a mutação do RNA do vírus que dá origem a novas variantes que conseguem escapar do sistema imunológico. 

Entender essas mudanças genéticas, suas consequências no funcionamento do vírus e mecanismo de reação no organismo foi importante para desenvolver as várias gerações de vacinas em suas diversas linhagens. 

Apesar de todas essas evidências, diz Nader, a evolução não diz que Deus não existe. 

A pesquisadora, ecoando a posição oficial da ABC, afirma que a ciência e a evolução não são incompatíveis com a fé. Mas enquanto a segunda é de foro íntimo, a primeira depende de experimentação. 

“A ciência não diz nada sobre a fé, assim com o criacionismo e o design inteligente não conseguem explicar os fatos da origem da vida e da evolução. Só a ciência pode fazer isso.”

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Os resultados deram origem a uma série de estudos, a maior parte publicada em uma edição especial da revista Science, mas também em artigos na Science Advances  e em Nature Ecology and Evolution.

Para obter os dados, o consórcio sequenciou 703 indivíduos de 211 espécies em diversas partes do mundo. Os dados foram unidos a 106 genomas, de 29 espécies, que já haviam sido sequenciados em outros trabalhos, além de um conjunto de genomas de 27 espécies obtidos recentemente.

Os desdobramentos vão desde as origens dos primatas, inclusive os humanos, até um avanço no conhecimento de mutações no nosso genoma que potencialmente podem causar doenças.

“Milhões de pessoas tiveram os genomas sequenciados até hoje […]. No entanto, os efeitos da maioria das variantes genéticas continuam desconhecidos, limitando sua utilidade clínica e capacidade de ação. Novas abordagens que possam discernir com precisão mutações benignas das causadoras de doenças e interpretar variantes genéticas em uma escala genômica constituem um importante passo inicial para realizar o potencial da medicina personalizada genômica”, escrevem os autores de um dos artigos, publicado na Science.

Os trabalhos reuniram ainda material suficiente para resolver a filogenia, ou seja, a história evolutiva, dos primatas. “Baseados nos dados de genomas completos, geramos uma filogenia bastante robusta e estimamos a emergência dos primatas entre 64,95 e 68,29 milhões de anos atrás”, disse em um informe à imprensa Dong-Dong Wu, pesquisador do Instituto Kunming de Zoologia da Academia Chinesa de Ciências, um dos coordenadores do consórcio e coautor de alguns dos estudos.

Comparações entre genomas

Um deles mostrou detalhados rearranjos genômicos entre linhagens de primatas e identificou centenas de genes candidatos que passaram por seleção natural adaptativa em diferentes ramos ancestrais da filogenia.

Por exemplo, genes importantes para o desenvolvimento dos sistemas nervoso, esquelético, digestivo e sensorial, todos provavelmente tendo contribuído para inovações evolutivas e adaptações dos primatas.

Por isso, os pesquisadores buscaram pelos chamados polimorfismos de nucleotídeos único (SNPs, na sigla em inglês). Essas variações dentro de uma espécie ou entre espécies pode mudar as proteínas codificadas pelos genes ou mesmo alterar a atividade destes, um fator que pode ter papel em doenças, segundo reportagem publicada na mesma revista Science que publicou os resultados do sequenciamento.

Os pesquisadores encontraram 4.3 milhões de SNPs que alteravam a sequência de aminoácidos de proteínas. Uma vez que um SNP humano também encontrado em outras espécies de primatas provavelmente não causa doença, muitas variantes humanas foram excluídas.

IA para identificar mudanças em proteínas

Os SNPs “benignos” foram então usados para treinar uma rede neural de inteligência artificial (IA), batizada PrimateAI-3D, que identificou regiões onde mudanças na estrutura das proteínas não alteram suas funções. Por outro lado, mudanças em outras regiões são mais prováveis de causar problemas. Logo, foi possível também prever o potencial malefício dos SNPs humanos.

Ao cruzar essas previsões com uma base de dados de mudanças em genes ligadas a doenças, os pesquisadores concluíram que 6% dos SNPs provavelmente não causam danos. Da mesma forma, a IA foi utilizada para identificar genes prejudiciais.

A ferramenta realizou o cruzamento das informações com um banco de dados britânico com 454.712 pessoas, a fim de encontrar SNPs que possam ter papel em 90 condições preocupantes de saúde humana. Com os resultados, em breve pode ser possível identificar genes que possam servir como alvos de medicamentos.

“Humanos são primatas. O estudo de centenas de genomas de primatas não humanos é muito valioso para estudos evolutivos humanos, para melhor entender o genoma humano e as bases da nossa singularidade, incluindo as bases das doenças humanas”, avalia Tomàs Marquès-Bonet, professor da Universidade Pompeu Fabra, em Barcelona, e um dos coordenadores do empreendimento científico, em comunicado.

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