Fenótipo versus genótipo: uma briga de foice dos biólogos evolucionistas no escuro!

O dogma central da Nomenklatura científica é que a evolução é o resultado de mutações aleatórias filtradas pela seleção natural: uma certeza ‘ex-cathedra’ e aí de quem ousasse contestá-la – era imediatamente banido para o Gulag epistemológico do esquecimento nas publicações e promoções na sua carreira acadêmica nas universidades e seus centros de pesquisas.

A situação está mudando muito rapidamente, e a KGB da Nomenklatura científica está correndo da sala para a cozinha na tentativa tresloucada de salvar o paradigma moribundo. Os guarda-cancelas [revisores – peer-reviewers é mais chique] já não estão podendo mais manter a ‘ortodoxia’ do paradigma fossilizado, pois o dique das verdades das evidências encontradas nos objetos bióticos rompeu e está cada vez mais aparecendo com freqüência nas grandes publicações científicas. Pro bonum scientia!!!

Você viu isso na Grande Mídia Tupiniquim somente en passant porque a grande maioria dos nossos jornalistas científicos não tem a competência devida nessa área. Quando têm, prevalece o naturalismo filosófico – uma ideologia nefasta que tem impedido o avanço da ciência em muitas áreas. E que escamoteia os pontos principais das pesquisas quando contrariam o paradigma dominante. Varrem para debaixo do tapete ideológico falsamente chamado de ciência.

Quando críticos, cientificamente embasados, propõem uma nova teoria, a Grande Mídia em Pindorama é refratária aos oponentes de Darwin. “Não damos espaço para eles” (os oponentes), não é mesmo Marcelo Leite? (Jornalista da Folha de São Paulo, na V São Paulo Research Conference, Auditório da Fac. de Medicina, USP, 18/05/2006, no encerramento).

Para você não ficar mais no escuro sobre uma importante questão fundamental que eles não abordaram – um código dentro do código – eis aqui um blog interessante do resumo de notícias sobre os elementos repetitivos do DNA http://telicthoughts.com/?p=1087 por Guts.

Está acontecendo bastante alvoroço nas publicações científicas nesses dias (de 2006) contestando que as variações que geram as diferenças genotípicas ocorrem numa maneira mais ou menos aleatória e que a maior parte, se não todo o DNA não-codificador, não tem função biológica. Mais e mais evidência demonstra que os genomas são de fato reservatórios de “plasticidade fenotípica adaptiva”. Isso pode ir muito bem com o conceito de evolução pré-carregada [front-loaded evolution] que prediz, em minha opinião, que os benefícios adaptivos são mais prováveis de ocorrer em freqüências muito maiores do que freqüências randômicas.

Recentes descobertas de que a fonte primária do tamanho de variação do genoma é de fato o DNA repetitivo (Brenner et al. 1993; Kidwell 2002) tem levado a um grande número de pesquisas interessantes sobre os papéis e as funções dos loci repetitivos. Por exemplo, Biémont & Vieira (2006) e Volff (2006) focalizam nos elementos de transposição [transposable elements (TEs)], e Kashi & King (2006) revisam a contribuição dos loci de microsatélites.

Traçando a história evolutiva dos elementos repetitivos através do estudo de seqüências de nucleotídeos mostra que a maioria, se não todo, DNA repetitivo é derivado dos elementos de transposição [TEs]: em Drosophila e Cetáceos (Kidwell 2002), as repetições centroméricas têm sido identificadas como tendo origem nos elementos de transposição [TEs] nas plantas (Henikoff et al. 2002); e os microsatélites têm sido observados como tendo origem nos elementos de transposição [TEs] nos organismos tão diversos como as moscas-de-frutas (Wilder & Hollocher 2001), mosquitos (Tu et al. 2004), cevada (Ramsay et al. 1999) e humanos (Deininger & Batzer 2002).

A evidência de que os elementos de transposição doam seqüências repetitivas com funções biológicas únicas aos seus organismos hospedeiros (revisado por Britten 1997; 2006; Biémont & Vieira 2006; Volff 2006) provoca questões sobre os papéis e as funções de outros loci de DNA repetitivo. Específicas respostas a estímulos ambientais têm sido detectadas nos loci repetitivos além dos elementos de transposição [TEs] em plantas (Ceccarelli et al., 2002), bactéria (Servant, Grandvalet & Mazodier 2000; Kojima & Nakamoto, 2002; Ojaimi et al., 2003) e humanos (Uhlemann et al. 2004), indicando que esses loci retêm a capacidade de geração de variação fenotípica.

Se for para as mutações RE benéficas induzidas ambientalmente terem significância evolutiva, elas também devem ser passadas adiante para gerações subseqüentes. As mudanças mediadas ambientalmente em REs têm sido notadas numa série de táxons, mas os exemplos mais conhecidos focalizam nas situações onde os efeitos fenotípicos são negativos. Pouca atenção parece ter sido dada à possibilidade de que tais situações pudessem também ter efeito positivo. Isso é uma ampla avenida para investigação.

Caporale (2000) indicou que as respostas genômicas herdadas dadas às classes recorrentes do desafio ambiental são de fato um mecanismo importante de evolução adaptiva. A evidência de que os elementos repetitivos do DNA são pelo menos uma fonte de tais mutações é forte:
- As mutações no e/ou a transposição de DNA repetitivo afetam a estrutura e a expressão dos genes codificadores em muitas espécies diversas, e desempenham papéis essenciais nos processos biológicos fundamentais.

- As REs tendem em aglomerar-se em genes, ou regiões genômicas, envolvidas em ou associadas com processos externamente ativados, e mostram uma capacidade única de responder a sinais ambientais.

- As mutações de local específico em e/ou a transposição de loci repetitivos são associados com mudanças adaptivas de fenótipos em populações naturais.

Tais descobertas sugerem que os genomas são compostos de unidades genéticas que são muito maiores e mais complexas do que fora pensado antes. Em vez de ser determinada por simples mutações pontuais nas regiões codificadoras de proteínas, a maioria da variação fenotípica é gerada e mantida por combinações complexas de variação dentro de sistemas muito maiores compostos tanto de elementos codificadores e não codificadores.

Anderson JA, Stack, R.W., Liu, S., Waldron, B.L., Fjeld, A.D, Coyne, C., Moreno-Sevilla, B., Mitchell Fetch, J., Song, Q.J., Cregan, P.B., Frohberg, R.C. (2001) DNA markers for Fusarium head blight resistance QTLs in two wheat populations. Theoretical & Applied Genetics 102:1164-1168

Biemont C, Vieira C (2006) Genetics: Junk DNA as an evolutionary force. 443:521-524

Brenner S, Elgar G, Sanford R, Macrae A, Venkatesh B, Aparicio S (1993) Characterization of the pufferfish (Fugu) genome as a compact model vertebrate genome. Nature 366:265-268

Britten RJ, Davidson EH (1969) Gene regulation for higher cells: A theory. Science 165:349-357
Britten RJ (1997) Mobile elements inserted in the distant past have taken on important functions. Gene 205:177-182

Britten R (2006) Transposable elements have contributed to thousands of human proteins 10.1073/pnas.0510007103. PNAS 103:1798-1803

Buerstmayer H, Lemmens, M., Hartl, L., Doldi, L., Steiner, B., Stierschneider, M., Ruckenbauer, P. (2002) Molecular mapping of QTLs for Fusarium head blight resistance in spring wheat. I. Resistance to fungal spread (Type II resistance). Theoretical & Applied Genetics 104:84-91

Buerstmayer H, Steiner, B., Hartl, L., Greisser, M., Angerer, N., Lengauer, D., Miedaner, T.,Schneider, B., Lemmens, M. (2003) Molecular mapping of QTLs for Fusarium head blight resistance in spring wheat II. Resistance to fungal penetration and spread. Theoretical and Applied Genetics Published online 24 May 2003:

Caporale LH (1999) Molecular strategies in biological evolutions: Chance favours the prepared genome. Annals of the New York Academy of Sciences 870:1-21

Caporale LH (2000) Mutation is modulated: implications for evolution. BioEssays 22:388-395

Caporale LH (2003) NATURAL SELECTION AND THE EMERGENCE OF A MUTATION PHENOTYPE: An Update of the Evolutionary Synthesis Considering Mechanisms that Affect Genome Variation. Annual Review of Microbiology 57:467-485

Caporale LH (2006) The Implicit Genome. Oxford University Press, New York.Ceccarelli M, Esposto MC, Roscini C, Sarri B, Frediani M, Gelati MT, Cavallini A, Giordani T,
Peelgrino RM, Cionini PG (2002) Genome plasticity in Festuca arundinacea: Direct response to temperature changes by redundancy modulation of interspersed DNA repeats. Theoretical & Applied Genetics 104:901-907

Dawkins R (1976) The Selfish Gene. Oxford University Press, Oxford, U.K.

Deininger PL, Batzer MA (2002) Mammalian Retroelements. Genome Res. 12:1455-1465

Dhobzhanksy T (1937) Genetics and the Origin of Species. Columbia University Press, New York.

Henikoff S, Malik HS (2002) Centromeres: Selfish drivers. 417:227

Kashi Y, King DG (2006) Simple sequence repeats as advantageous mutators in evolution. Trends in Genetics 22:253-259

Kidwell MG (2002) Transposable elements and the evolution of genome size in eukaryotes. Genetica 115:49-63

Kojima K, Nakamoto H (2002) Specific binding of a protein to a novel DNA element in the cyanobacterial small heat-shock protein gene. Biochemical and Biophysical Research Communications 297:616-624

Lewis SM, Coté AG (2006) Palindromes and genomic stress fractures: Bracing and repairing the damage. DNA Repair 5:1146-1160

McClintock B (1984) The significance of responses of the genome to challenge. Science 226:792-801

Ojaimi C, Brooks C, Casjens S, Rosa P, Elias A, Barbour A, Jasinskas A, Benach J, Katona L,
Radolf J, Caimano M, Skare J, Swingle K, Akins D, Schwartz I (2003) Profiling of temperature-induced changes in Borrelia burgdorferi gene expression by using whole genome arrays. Infection & Immunity 71:1689-1705

Petrov DA (2001) Evolution of genome size: new approaches to an old problem. Trends in Genetics 17:23-28

Ramsay L, Macaulay, M., Cardle, L., Morgante, M., degli Ivanissevich, S., Maestri, E., Powell, W., Waugh, R. (1999) Intimate association of microsatellite repeats with retrotransposons and other dispersed repetitive elements in barley. The Plant Journal 17:415-425

Servant P, Grandvalet C, Mazodier P (2000) The RheA repressor is the thermosensor of the HSP18 heat shock response in Streptomyces albus. 10.1073/pnas.070426197. PNAS 97:3538-3543

Trifinov EN (1989) The multiple codes of nucleotide sequences. Bulletin of Mathematical Biology 51:417-432

Tu Z, Li S, Mao C (2004) The Changing Tails of a Novel Short Interspersed Element in Aedes aegypti: Genomic Evidence for Slippage Retrotransposition and the Relationship Between 3' Tandem Repeats and the poly(dA) Tail. Genetics 168:2037-2047

Volff J (2006) Turning junk into gold: domestication of transposable elements and the creation of new genes in eukaryotes. BioEssays 28:913-922

Wilder J, Hollocher, H. (2001) Mobile elements and the genesis of microsatellites in dipterans. Molecular Biology & Evolution 18:384-392

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Está relacionado com o que foi abordado no blog de Guts, mas foi postado por Carl Zimmer, renomado jornalista científico evolucionista, sobre essa briga de foice no escuro entre os biólogos evolucionistas. Vale a pena ler. Segue em inglês porque estou sem tempo de traduzir para os meus leitores, pois as minhas muitas leituras voltadas para a minha dissertação sobre as críticas feitas à teoria da seleção natural de Darwin estão demandando todo o meu tempo e atenção.

“The Genome: An Outsider’s View” by Carl Zimmer

The Buddha once told a story about a king who ordered a group of blind men to be presented with an elephant. Each man touched a different part of the animal. The king then asked them what an elephant is like.

The blind men who touched the elephant’s head replied, “An elephant, your majesty, is just like a water jar.” The blind men who touched its ear said, “An elephant, your majesty, is just like a winnowing basket.” The blind men who touched its tusk declared, “An elephant, your majesty, is just like a plowshare.” The ones who touched the trunk replied, “An elephant, your majesty, is just like a plow pole.” The blind men who touched the body replied, “An elephant, your majesty, is just like a storeroom.” The blind men who touched the foot replied, “An elephant, your majesty, is just like a post.” The blind men who touched the hindquarters replied, “An elephant, your majesty, is just like a mortar.” The blind men who touched the tail replied, “An elephant, your majesty, is just like a pestle.” And the blind men who touched the tuft at the end of the tail replied, “An elephant, your majesty, is just like a broom.”

The blind men fell into a fistfight, shouting, “An elephant is like this, an elephant is not like that! An elephant is not like this, an elephant is like that!” [1]

I am a science writer, and my chief passion is biology. I spend time with biologists of all stripes—computational biologists, paleontologists, biochemists, ecologists, and all the rest. It is a marvelous privilege. But there are times, I must confess, when I feel like I am watching a blind fistfight.

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Leia o resto deste artigo interessante do Carl Zimmer (um jornalista científico evolucionista) em PLoS: Computational Biology

http://compbiol.plosjournals.org/perlserv/?request=get-document&doi=10.1371%2Fjournal.pcbi.0020156