Problema 3: Mutações aleatórias passo a passo não
podem gerar a informação genética necessária para a complexidade irredutível
Casey
Luskin 12 de janeiro de 2015 2:04 AM
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Nota
do Editor: Esta é a Parte 3 de uma série de 10 parte
baseada no capítulo de Casey Luskin, "The Top Ten Scientific Problems with
Biological and Chemical Evolution" [Os dez principais problemas científicos
com a evolução química e biológica] no volume More than Myth, [Mais do que um mito] editado por Paul Brown e
Robert Stackpole (Chartwell Press, 2014). Partes anteriores podem ser
encontradas aqui: Problema 1, Problema 2.
Conforme biólogos evolucionistas, assim
que a vida começou, a evolução darwinista tomouc conta e, eventualmente,
produziu a grande diversidade que nós observamos hoje. Sob a visão padrão, um processo
de mutação aleatória e seleção natural construiu a vasta complexidade da via um
pequeno passo mutacional de cada vez. Todas as características complexas da
vida, é claro, são tidas como sendo codificadas no DNA dos organismos vivos. Construir
novas características requer gerar nova informação no código genético do DNA. Pode
a informação necessária ser gerada na maneira não guiada, passo a passo,
exigida pela teoria de Darwin?
Quase
todo mundo concorda que a evolução darwinista tende a funcionar bem quando cada
pequeno passo ao longo do caminho evolucionário fornece algum tipo de vantagem
de sobrevivência. Michael Behe, crítico de Darwin, destaca que "se apenas
uma mutação for necessária para conferir alguma capacidade, então a evolução darwinista
tem pouco problema em acha-la."24 Todavia, quando mutações
múltiplas devem estar presentes simultaneamente para ganhar uma vantagem funcional,
a evolução darwinista empaca. Como Behe explica, "Se mais de uma [mutação]
for necessária, a probabilidade de ter todas as mutações certas aumenta
exponencialmente para pior."25
Behe, um professor de bioquímica na
Universidade Lehigh, cunhou a expressão "complexidade irredutível" para
descrever sistemas que requerem muitas partes – e assim muitas mutações – que
devem estar presentes – todas de uma vez - antes de fornecer qualquer vantagem
de sobrevivência ao organismo. Segundo Behe, tais sistemas não podem evoluir no
modo passo a passo exigido pela evolução darwinista. Como resultado, ele afirma
que a mutação aleatória e seleção natural não guiada não podem gerar a
informação genética requerida para produzir estruturas complexas irredutíveis. Demasiadas
mutações simultâneas seriam exigidas – um evento que é altamente improvável de
ocorrer.
A
observação desse problema não limitada a críticos de Darwin. Um artigo por um proeminente
biólogo evolucionista no prestigiado Proceedings of the U.S.
National Academy of Science reconhece que "o surgimento simultâneo
de todos os components de um sistem é implausível."26 Do mesmo modo, o biólogo
evolucionista da Universidade de Chicago, Jerry Coyne – um defensor ferrenho do
Darwinismo – admite que a "seleção natural não pode construir nenhuma
característica na qual passos intermediários não confiram um benefício total
sobre o organismo."27 Até Darwin reconheceu
intuitivamente esse problema, poise le escreveu no Origem das Espécies:
Se
pudesse ser demonstrada a existência de qualquer órgão complexo que não poderia
ter sido formado por numerosas, sucessivas e ligeiras modificações, minha
teoria desmoronaria por completo.28
Cientistas evolucionistas como Darwin e
Coyne afirmam que eles não conhecem nenhum caso real no mundo em que a seleção
darwinista fosse bloqueada dessa maneira. Mas eles concordariam, pelo menos em
princípio, que há limites teóricos sobre a evolução darwinista pode realizer:
Se uma característica não pode ser construída por "numerosas, sucessiva e
ligeiras modificações", e se "passos intermediários não confiram um
benefício total sobre o organismo" então a evolução darwinista irá "desmoronar
por completo."
Os problemas são reais. A biologia moderna
continua a descobrir mais e mais exemplos onde a complexidade biológica parece
superar a capacidade geradora de informação da evolução darwinista.
Máquinas Moleculares
No
seu livro A Caixa Preta de Darwin, Michael Behe discute máquinas moleculares
que requerem a presença de múltiplas partes antes que elas possam funcionar e
conferir qualquer vantagem ao organismo. O exemplo mais famoso de Behe é o
flagelo bacteriano – uma máquina rotora micromolecular, funcionando como um
motor de popa na bactéria para impulsioná-lo através do meio líquido para
encontrar alimento. Nesse sentido, os flagelos têm um design básico que é
altamente semelhante a alguns motores feitos pelos seres humanos contendo
muitas partes que são familiares para os engenheiros, inclusive um rotor, um estator,
uma junta universal, uma hélice, um freio e uma embreagem. Como um biólogo molecular
escreveu na Cell, "mais do que outros motores, o flagelo parece com uma
máquina intencionalmente planejada por um ser humano."29 Contudo, a eficiência
energética dessas máquinas suplanta qualquer coisa produzida pelos seres humanos:
o mesmo artigo concluiu que a eficiência
do flagelo bacteriano "poderia ser de ~100%."30
Há
vários tipos de flagelos, mas todos usam certos componentes básicos. Como foi
reconhecido em um artigo no Nature Reviews Microbiology "todos
os flagelos (bacterianos) compartilham de um conjunto básico conservado de
proteínas" pois "Três dispositivos moleculares modulares estão no
âmago do flagelo bacteriano: o rotor-estator que energiza a rotação flagelina, o
aparato de quimiotaxis que medeia as mudanças na direção do movimento e os T3SS
que medeiam a exportação dos componentes axiais do flagelo."31 Como isso pode
sugerir, o flagelo é irredutivelmente complexo. Experiências
de silenciamento genético têm demonstrado que fracassa a montage ou funcionar
adequadamente se algum dos seus aproximadamente 35 genes estiver faltando.32 Neste jogo de tudo ou
nada, as mutações não podem produzir a complexidade necessária para fornecer a
uma máquina rotatória flagelar funcional um passo incremental de cada vez, e as
probabilidades são difíceis demais para ela ser montada em um grande salto. Na
verdade, o artigo do Nature Reviews Microbiology acima
mencionado, admitiu que "a comunidade de pesquisa do flagelo bacteriano
mal começou a considerar como que esses sistemas evoluíram."33
Mas,
o flagelo é apenas um exemplo de milhares de máquinas moleculares conhecidas em
biologia. Um projeto de pesquisa reportou a descoberta de mais de 250 novas máquimas
moleculares somente no fermento.34 O ex-presidente da Academia
Nacional de Ciências dos Estados Unidos, Bruce Alberts, escreveuum artigo na Cell louvando a "velocidade", "elegância",
"sofisticação", e "atividade altamente organizada" dessas "impressionantes"
e "maravilhosas" máquinas moleculares. Ele explicou o que inspirou
essas palavras – “Por que nós chamamos os grandes grupos de proteínas que estão
por detrás da função celular de máquinas de proteínas? Exatamente porque, como
máquinas inventadas por humanos para lidar eficientemente com o mundo
macroscópico, esses grupos de proteínas contêm partes de movimentação altamente
coordenadas”."35 Bioquímicos como Behe e
outros, creem que com todas as partes coordenadas interagentes, muitas dessas
máquinas não poderiam ter evoluído no modo passo a passo darwinista.
Mas não é apenas máquinas de múltiplas partes
que estão além do alcance da evolução darwinista. As partes de proteínas
mesmas, que constroem essas máquinas também requeririam mutações múltiplas e simultâneas
a fim de surgirem.
Pesquisa
desafia o mecanismo darwinista
Em
2000 e 2004, o cientista Douglas Axe, especializado em proteína, publicou uma
pesquisa experimental no Journal of Molecular Biology sobre
testes de sensibilidade mutacional que ele realizou com enzimas em bactérias.36 Enzimas são longas
cadeias de aminoácidos que se dobram em um formato específico, estável, tridimensional
a fi de funcionarem.
Os
experimentos de sensibilidade mutacional começam através da mutação de
sequências de aminoácidos dessas proteínas, e depois testar as proteínas mutantes
para determinar se elas ainda podem dobrar em um formato estável, e funcionar
adequadamente. A pesquisa de Axe descobriu que sequências de aminoácidos que
produzem dobramentos de proteínas estáveis e funcionais podem ser tão raro como
1 em 1074 sequências, sugerindo que a vasta maioria das
sequências de aminoácidos não produzirão proteínas estáveis, e assim não
poderão funcionar em organismos vivos.
Por
causa dessa extrema raridade de sequências de proteínas funcionais, seria muito
difícil para mutações aleatórias pegar uma proteína com um tipo de dobramento,
e evoluí-la em outro tipo, sem passar por algum estágio não funcional. Em vez
de evoluir por "numerosas, sucessivas e leves modificações", muitas
mudanças precisariam ocorrer simultaneamente para "achar" as
sequências de aminoácidos raras e improváveis que produzem proteínas funcionais.
Para colocar a questão em perspectiva, os resultados de Axe sugere que as
probabilidades de processos darwinistas cegos e não guiados de produzir um
dobramento de proteína funcional são menores do que as probabilidades de alguém
fechando os olhos e atirar uma flecha em direção à galáxia da Via Láctea, e acertar um átomo pré-selecionado.37
Proteínas
comumente interagem com outras moléculas através de um encaixe do tipo "mão
na luva", mas essas interações frequentemente exigem que múltiplos aminoácidos
sejam do tipo 'bem certos' antes delas ocorrerem. Em 2004, Behe, juntamente com
o físico David Snoke, da Universidade de Pittsburgh, simularam a evolução darwinista
de tais interações proteína-proteána. Os cálculos de Behe e Snoke descobriram
que para organismos multicelulares, evoluir uma simples interação proteína-proteína
que requeria duas ou mais mutações a fim de funcionar, provavelmente requereria
mais organismos e gerações do que seria disponível em toda a história da Terra.
Eles concluíram que "o mecanismo de duplicação de gene e mutação pontual
somente seriam ineficientes... porque poucas espécies multicelulares alcançariam
os tamanhos populacionais exigidos."38
Quatro
anos mais tarde durante uma tentative de refuter os argumentos de Behe, os biólogos
Rick Durrett e Deena Schmidt, da Universidade Cornell, a contragosto,
terminaram confirmando que ele estava basicamente correto. Após calcularem a probabilidade
de duas mutações simultâneas surgirem via evolução darwinista em uma população
de seres humanos, eles descobriram que tal evento "levaria > 100 milhões
de anos". Considerando-se que os seres humanos divergiram de seus supostos
ancestral comum com os chimpanzés somente há 6 milhões de anos atrás, eles
admitiram que tais eventos mutacionais são "muito improváveis de ocorrer
em uma escala de tempo razoável."39
Bem, um defensor do Darwinismo pode
responder que esses cálculos mediram o poder do mecanismo darwinista somente
com organismos multicelulares onde ele é menos eficiente porque esses
organismos mais complexos têm menores tamanhos de população e tempos de geração
mais longos do os organismos procarióticos unicelulares como a bactéria. A
evolução darwinista, destaca o darwinista, pode ter um melhor acerto quando operando
em organismos como a bactéria, que se reproduz mais rapidamente e tem população
muito maior. Cientistas céticos da evolução darwinista estão cientes dessa objeção,
e descobriram que até dentro de organismos que evoluem mais rapidamente como a bactéria,
a evolução darwinista sofre grandes limites.
Em 2010, Douglas Axe publicou evidência
indicando que, apesar de altas taxas de mutação e pressuposições generosas
favorecendo um processo darwinista, as adaptações moleculares exigindo mais do
que seis mutações antes de produzirem qualquer vantagem seria extremamente
improvável de surgir na história da Terra.
No
ano seguinte, Axe publicou uma pesquisa com a bióloga de desenvolvimento Ann
Gauger sobre experimentos para converter uma enzima bacteriana em outra enzima
bem proximamente relacionada – o tipo de conversão que os evolucionistas
afirmam pode facilmente ocorrer. Para este caso, eles descobriram que a conversão
requereria um mínimo de pelo menos sete mudanças simultâneas,40 excedendo o limite de
seis mutações que Axe tinha previamente estabelecido como um limite do que a evolução
darwinista provavelmente pode realizar na bactéria. Porque esta conversão é
tida como sendo relativamente simples, isso sugere que características biológicas
mais complexas requereriam mais do que seis mutações simultâneas para dar
alguma nova vantagem funcional.
Em
outros experimentos conduzidos por Gauger e o biólogo Ralph Seelke, da Universidade
de Wisconsin, Superior, a equipe de pesquisa deles silenciou um gene na
bactéria E. coli necessário para sintetizar o aminoácido triptófano.
Quando o genoma da bactéria foi silenciado em apenas um lugar, as mutações
aleatórias foram capazes de "consertar" o gene. Mas mesmo quando
somente duas mutações foram exigidas para restaurar a função, a evolução darwinista
pareceu ficar empacada, com uma incapacidade de ganhar novamente a função total.41
Esses tipos de resultados sugerem consistentemente
que a informação exigida para que proteínas e enzimas funcionem é grande demais
para ser gerada por processos darwinista em qualquer escala de tempo
evolucionária razoável.
Abundam
os céticos de Darwin
Drs.
Axe, Gauger, e Seelke, de modo algum são os únicos cientistas a observar a raridade
de sequências de aminoácidos que produzem proteínas funcionais. Um livro-texto
de biologia do ensino superior afirma que "até a leve mudança na estrutura
primária pode afetar a conformação de uma proteína e a capacidade de funcionar."42 Da mesma maneira, o biólogo
evolucionista David S. Goodsell escreveu:
Somente
uma pequena fração das possíveis combinações de aminoácidos irão dobrar espontaneamente
em uma estrutura estável. Se você fizer uma proteína com uma sequência
aleatória de aminoácidos, as chances são que ela somente irá formar um
aglomerado pegajoso quando colocado em água.43
Goodsell prossegue afirmando que "as
células aperfeiçoaram as sequências de aminoácidos ao longo de muitos anos de
seleção evolucionária." Mas, se as sequências de proteínas funcionais são
raras, então é provável que a seleçào natural será incapaz de pegar proteínas
de uma sequência genética funcional para outra sem ficar empacada em algum
estágio intermediário mal adaptativo ou não benéfico.
A falecida bióloga Lynn Margulis, bem
respeitado membro da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos até a sua
morte em 2011, disse uma vez "novas mutações não criam novas espécies; elas
criam uma descendência que é prejudicada."44 Ela explicou mais emu ma entrevista
de 2011:
Os
neodarwinistas dizem que novas espécies emerge quando mutações ocorrem e modificam
um organismo. Eu gui ensinada muitas vezes que a acumulação de mutações
aleatórias resultava em mudanças evolucionárias levando a novas espécies. Eu
cri nisso até que eu procurei por evidência.45
Semelhantemente,
o falecido presidente da Academia Francesa de Ciências, Pierre-Paul Grasse, argumentou
que "as mutações têm uma ‘capacidade construtiva’ muito limitada” porque “não
importa quão numerosas elas possam ser, as mutações não produzem nenhum tipo de
evolução."46
Muitos outros cientistas pensam assim. Mais de 800 cientistas com Ph.D. assinaram uma
declaração concordando que eles "são céticos das afirmações da capacidade
da mutação aleatória e a seleção natural serem responsáveis pela complexidade
da vida."47 Na verdade, dois biólogos
escreveram no Annual Review of Genomics and Human Genetics: "permanence
um mistério como que processo não dirigido de mutação, combinado com a seleção
natural, tenha resultado na criação de milhares de novas proteínas com funções
extraordinariamente diversas e bem otimizadas. Este problema é particularmente
agudo para os sistemas moleculares bem integrados que consistem de muitas
partes interagentes..."48 Talvez seria menos
misterioso se as concepções teóricas pudessem ser expandidas além dos
mecanismos evolucionários não guiados como a mutação aleatória e a seleção natural
para explicar a origem das características biológicas complexas.
Referências citadas:
[24.] Vide Michael Behe, "Is There an 'Edge' to
Evolution?" at http://www.faithandevolution.org/debates/is-there-an-edge-to-
evolution.php
[25.] Ibid.
[26.] Michael Lynch,
"Evolutionary layering and the limits to cellular perfection," Proceedings of the U.S. National Academy of Sciences, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1216130109 (2012).
[27.] Jerry Coyne,
"The Great Mutator (Resenha de The Edge of Evolution, by Michael J.
Behe)," The New Republic, p. 38-44, 39 (18
de junho de 2007).
[28.] Charles Darwin, Origin of Species (1859), Cap. 6, disponível aqui:
http://www.literature.org/authors/darwin-charles/the-origin-of-species/chapter-06.html
[29.] David J. DeRosier,
"The turn of the screw: The bacterial flagellar motor," Cell, 93: 17-20 (1998).
[30.] Ibid.
[31.] Mark Pallen e
Nicholas Matzke, "From The Origin of Species to the Origin of Bacterial
Flagella," Nature Reviews Microbiology, 4:788
(2006).
[32.] Essas
experiências foram feitas com flagelos de E. coli e S. typhimurium. See Transcript of Testimony
of Scott Minnich, pp. 103-112, Kitzmiller et al. v. Dover Area
School Board, No. 4:04-CV-2688 (M.D. Pa., Nov. 3, 2005). Outras pesquisas experimentais têm identificadp
mais de 30 proteínas necessárias para formar flagelos. Vide Quadro 1. in Robert M.
Macnab, "Flagella," in Escheria Coli and Salmonella
Typhimurium: Cellular and Molecular Biology Vol 1, p. 73-74,
Frederick C. Neidhart, John L. Ingraham, K. Brooks Low, Boris Magasanik,
Moselio Schaechter, e H. Edwin Umbarger, eds., Washington D.C.: American
Society for Microbiology, 1987.
[33.] Mark Pallen e
Nicholas Matzke, "From The Origin of Species to the Origin of Bacterial
Flagella," Nature Reviews Microbiology, 4:788
(2006).
[34.] Vide "The
Closest Look Ever at the Cell's Machines," ScienceDaily.com (January 24,
2006), at http://www.sciencedaily.com/releases/2006/01/060123121832.htm
[35.] Bruce Alberts,
"The Cell as a Collection of Protein Machines: Preparing the Next
Generation of Molecular Biologists," Cell, 92:291 (6 de
fevereiro de 1998).
[36.] Douglas A. Axe,
"Estimating the Prevalence of Protein Sequences Adopting Functional Enzyme
Folds," Journal of Molecular Biology, 341:
1295-1315 (2004); Douglas A. Axe, "Extreme Functional Sensitivity to
Conservative Amino Acid Changes on Enzyme Exteriors," Journal of Molecular Biology, 301: 585-595 (2000).
[37.] Vide Stephen C.
Meyer, Signature in the Cell: DNA and the Evidence for Intelligent Design,
p. 211 (Harper One, 2009).
[38.] Michael Behe e David
Snoke, "Simulating Evolution by Gene Duplication of Protein Features That
Require Multiple Amino Acid Residues," Protein Science, 13:
2651-2664 (2004).
[39.] Rick Durrett e Deena
Schmidt, "Waiting for Two Mutations: With Applications to Regulatory
Sequence Evolution and the Limits of Darwinian Evolution," Genetics, 180:1501-1509 (2008). Para uma discussão mais
detalhada desse argumento, vide Ann Gauger, Douglas Axe, Casey Luskin, Science and Human Origins (Discovery Institute
Press, 2012).
[40.] Ann Gauger e Douglas
Axe, "The Evolutionary Accessibility of New Enzyme Functions: A Case Study
from the Biotin Pathway," BIO-Complexity, 2011
(1): 1-17.
[41.] Ann Gauger, Stephanie
Ebnet, Pamela F. Fahey, e Ralph Seelke, "Reductive Evolution Can Prevent
Populations from Taking Simple Adaptive Paths to High Fitness," BIO-Complexity, 2010 (2): 1-9.
[42.] Neil A. Campbell e
Jane B. Reece, Biology, p. 84 (7a. ed., 2005).
[43.] David S.
Goodsell, The Machinery of Life, p. 17, 19 (2a.
ed., Springer, 2009).
[44.] Lynn Margulis, citada
in Darry Madden, U Mass Scientist to Lead Debate on Evolutionary Theory, Brattleboro (Vt.) Reformer (3 de fevereiro de 2006).
[45.] Lynn
Margulis citada in "Lynn Margulis: Q + A," Discover Magazine, p. 68 (Abril de 2011).
[46.] Pierre-Paul
Grassé, Evolution of Living Organisms: Evidence for a New Theory of
Transformation (Academic Press: Nova York NY, 1977).
[47.] Vide "A
Scientific Dissent from Darwinism" at http://www.dissentfromdarwin.org/
[48.] Joseph W. Thornton e
Rob DeSalle, "Gene Family Evolution and Homology: Genomics Meets
Phylogenetics," Annual Review of Genomics and
Human Genetics, 1:41-73 (2000).
