Publicado por: Djalma Santos | 19 de agosto de 2011

Evidências moleculares da evolução

As evidências moleculares vêm sendo largamente empregadas nas análises de parentesco entre diferentes grupos de seres vivos. Todos os seres dotados de estrutura celular apresentam o DNA como material genético e os genes, regiões específicas desse ácido nucleico, são transcritos em RNA e posteriormente traduzidos em cadeias proteicas. O DNA, o RNA e as proteínas são, dessa forma, moléculas que ocorrem em todos os organismos dotados de estrutura celular desde que eles surgiram na Terra. Podemos, em última análise, dizer que as semelhanças entre proteínas de espécies diferentes estão na razão direta do seu grau de proximidade, em face de a sequência dos aminoácidos que a constitui ser determinada pelo DNA. Espécies muito próximas, evolutivamente, apresentam maior semelhança na sua composição química do que espécies mais distantes.

Alterações no DNA, conhecidas como mutações gênicas, foram fundamentais no processo evolutivo, tendo sido elas as responsáveis pela grande diversificação dos seres vivos. Comparando-se as sequências nucleotídicas do DNA ou do RNA, bem como as proteínas de diferentes espécies, é possível estabelecer o grau de proximidade entre essas espécies e, com isso, o parentesco evolutivo entre elas. Assim sendo, quanto maior a semelhança nas sequências de nucleotídeos dos ácidos nucleicos e maior a semelhança das proteínas das espécies, tanto maior, via de regra, a proximidade evolutiva entre as espécies.

A semelhança entre duas moléculas de DNA pode ser obtida, de modo relativamente simples, através da hibridização molecular, em tubos de ensaio. Essa metodologia (esquema abaixo) consiste, em última análise, em: (a) coletar células de dois organismos de espécies diferentes (homem e chimpanzé, por exemplo) e extrair suas moléculas de DNA; (b) colocar as amostras de DNA em um mesmo meio e aquecê-lo, a fim de separar suas cadeias, processo conhecido como desnaturação; (c) resfriar a preparação para que ocorra o pareamento entre as cadeias polinucleotídicas, restabelecendo a estrutura dupla do DNA, desde que haja correspondência na sequência de bases. A quantidade de moléculas híbridas que se forma indica a semelhança sequencial de nucleotídeos presentes nas moléculas e, por conseguinte, o grau de homologia entre o DNA das duas espécies. Numa visão mais ampla, as comparações genéticas dos organismos revelaram que os seres filogeneticamente mais próximos apresentam um maior grau de similaridades em sua sequência genética do que os organismos que estão filogeneticamente mais distantes.

01.DISTAN

As comparações de sequências de DNA permitem agrupar organismos pelo critério de similaridades entre as sequências, resultando em árvores filogenéticas  tipicamente congruentes com a taxonomia tradicional, sendo frequentemente usadas para corrigir ou fortalecer classificações taxonômicas. Essas comparações são consideradas, em última análise, medidas robustas o suficiente para corrigir suposições errôneas sobre árvores filogenéticas, quando outras evidências são raras.

A tabela abaixo mostra a porcentagem de diferenças de nucleotídeos entre o DNA humano e o de outros primatas. Os dados contidos nessa tabela foram obtidos a partir de hibridização molecular. Analisando-a, percebe-se uma maior semelhança genética entre o homem e o chimpanzé (macaco antropoide), do que entre o homem e o lêmur (figura a seguir), por exemplo, que é um representante dos prossímios, os mais primitivos dos primatas.

PARES DE ESPÉCIES

PORCENTAGENS DE DIFERENÇAS

Homem-chimpanzé

2,5%

Homem-gibão

5,1%

Homem-macaco do velho mundo

9,0%

Homem-macaco do novo mundo

15,8%

Homem-lêmur (prossímio)

42,0%

02.ANIMAL

Há muito se sabe que várias substâncias são produzidas igualmente por células de diferentes organismos, por vezes, bastantes afastados. Neste contexto, várias enzimas digestivas comuns aos seres humanos, também ocorrem em células de seres inferiores. A tripsina (enzima proteolítica intestinal), por exemplo, ocorre em um grande número de organismos, desde os protozoários até os mamíferos.  Outro exemplo é a amilase (enzima que digere o amido), produzida pelos vertebrados, inclusive o homem, e por quase todos os invertebrados.

A comparação da sequência peptídica de uma mesma proteína, presente em diferentes espécies, também evidencia a evolução.  Estudos feitos com a sequência de aminoácidos do citocromo C, proteína que participa da cadeia respiratória (cadeia transportadora de elétrons), de mais de 60 espécies revelaram que, pelo menos, 27 posições da cadeia de resíduos de aminoácidos se mostraram invariáveis, em todas as espécies estudadas. Foi observado, ainda, que o referido citocromo, dotado de 104 aminoácidos encadeados, e presente em todos os seres vivos que realizam respiração aeróbia, é exatamente o mesmo na espécie humana e nos chimpanzés. Comparações feitas entre esse citocromo humano com o das baleias, aves, peixes e fungos, por exemplo, mostraram diferenças de 8, 13, 20 e 41 aminoácidos, respectivamente. Para os biólogos evolucionistas, essas semelhanças não são meras coincidências.  Segundo eles, os seres vivos têm proteínas semelhantes porque herdaram de seus ancestrais o sistema de codificação genética, que é basicamente o mesmo em todas as formas atuais de vida no planeta. O citocromo C surgiu, provavelmente, nos primórdios da vida na Terra, na ocasião em os primeiros seres vivos começaram a utilizar a respiração celular como um processo para obtenção de energia. As pequenas variações apresentadas em diferentes grupos de organismos devem ter se estabelecido ao longo do processo evolutivo. Essas pequenas variações estruturais revelam, indiretamente, suas diferenças genéticas uma vez que o código para a proteína está escrito nos genes que a codifica.

Análises realizadas com a alfa-hemoglobina têm mostrado, também, que as diferenças de aminoácidos, quando existem, são mais numerosas quanto mais afastadas são as espécies consideradas. Assim sendo, nenhuma diferença foi verificada entre a alfa-hemoglobina do homem e a do chimpanzé. Em relação ao gorila, foram constatadas apenas duas trocas de aminoácidos e 43 em relação ao cavalo. A comparação entre a alfa-hemoglobina humana e a da carpa mostrou, por outro lado, uma diferença de 71 aminoácidos. Os resultados obtidos da análise da alfa-hemoglobina, por exemplo, nos leva a supor que seres humanos, macacos, cavalos e carpas, entre outros, possuíam, no passado, ancestrais comuns dotados de um gene para a produção dessa hemoglobina e que em algum momento, grupos provenientes desses ancestrais deram origem a espécies diferentes, através de um processo denominado especiação. Essas diferenças, a exemplo das que foram constatadas para o citocromo C, refletem nosso maior grau de parentesco evolutivo com os chimpanzés, com os quais partilhamos, provavelmente, um ancestral a menos tempo do que com os demais seres referidos. As mutações ocorridas nos genes, ao longo do tempo, foram fundamentais, em última análise, para modificar e diferenciar, cada vez mais, as proteínas formadas. Para maiores detalhes acerca de mutação ver “mutação gênica”, matéria publicada neste blog no dia 15.04.2011.

A endocrinologia também vendo sendo utilizada para demonstrar parentesco entre diversas espécies. Os estudos têm mostrado que muitos hormônios atuam semelhantemente quando injetados em espécies diferentes. Foi verificado, por exemplo, que hormônios tireoidianos do gado bovino podem ser administrados com sucesso a seres humanos portadores de hipotireoidismo. Igualmente, hormônios tireoidianos de carneiros têm sido administrados a larvas de sapos (girinos), cujas tireoides foram extirpadas. Os resultados, neste caso, têm mostrado um desenvolvimento normal dos animais. Outro exemplo diz respeito à ocitocina, hormônio hipotalâmico, secretado pela neuro-hipófise, dotado de 9 aminoácidos, que apresenta apenas uma diferença entre anfíbios e mamíferos.

Os resultados das análises bioquímicas têm confirmado as estimativas de parentesco entre espécies já obtidas por meio do estudo de fósseis e da anatomia comparada. Isso reforça, ainda mais, a teoria de que os seres vivos atuais resultam da evolução de seres vivos que viveram no passado, estando todos eles relacionados, de certa forma, por graus de parentescos mais ou menos distantes. Estudos continuam sendo feitos para estabelecer a “anatomia comparada” das moléculas, objetivando fornecer mais evidências de que as espécies evoluíram no tempo e no espaço, a partir de um tronco inicial.

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