Escaneado por Haroldo Murilo.Sem correção _________ Michael J. Behe A CAIXA PRETA DE DARWIN O desafio da bioquímica à teoria da evolução Tradução: Ruy Jungmann Consultoria: Rui Cerqueira Professor-titular de ecologia, UFRJ Jorge Zahar Editor Rio de Janeiro Título original: Darwin 's Black Box (The Biochemical Challenge to Evolution) Tradução autorizada da primeira edição norte-americana publicada em 1996 por The Free Press, de Nova York, EUA Copyright ©1996 Michael J. Bebe Copyright © 1997 da edição em língua portuguesa: Jorge Zahar Editor Ltda. rua México 31 sobreloja 20031-144 Rio de Janeiro, RJ tel.: (21) 2240-0226fax: (21) 2262-5123 e-mail:
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Remar, remar, remar sem parar ................... 59 4. Rube Goldberg no sangue ........................ 81 5. Daqui para lá ................................... 105 6. Um mundo perigoso ............................. 123 7. Morte na estrada ................................ 145 PARTE III: O QUE NOS DIZ A caixa? 8. Publique ou pereça .............................. 169 9. Planejamento inteligente ......................... 190 10. Objeções ao planejamento........................ 211 11. Ciência, filosofia e religião ....................... 234 Apêndice .......................................... 255 Notas .............................................. 277 Agradecimentos .................................... 288 índice Remissivo ................................... 289 Para Celeste PREFÁCIO UM FENÓMENO MOLECULAR É lugar-comum, quase banal, dizer que a ciência deu grandes passos na compreensão da natureza. As leis da física são agora tão bem conhecidas que sondas espaciais voam com precisão absoluta para fotografar mundos situados a bilhões de quilómetros da Terra. Computadores, telefones, luzes elétricas e incontáveis outros exemplos confirmam o domínio da ciência e da tecnologia sobre as forças da natureza. Vacinas e culturas agrícolas de alto rendimento venceram os antigos inimigos da humanidade, a doença e a fome pelo menos em algumas partes do mundo. Quase todas as semanas, anúncios de descobertas na área da biologia molecular reforçam a esperança pela cura de doenças genéticas e de outras origens. Ainda assim, compreender de que forma alguma coisa funciona não é a mesma coisa que compreender como ela surgiu. Os movimentos dos planetas no sistema solar, por exemplo, podem ser previstos com espantosa exatidão. A origem do sistema solar (saber como o Sol, os planetas e suas luas se formaram), contudo, ainda é controversa.' A ciência provavelmente acabará por solucionar esse enigma. Ainda assim, permanece a questão de que compreender a origem de alguma coisa é diferente de entender como ela funciona no dia-a-dia. O domínio da natureza pela ciência levou várias pessoas a supor que ela pode na verdade, deve explicar também a origem da natureza e da vida. Asugestão de Darwin, de que a vida pode ser explicada pela ação da seleção natural sobre a variação, tem sido aceita esmagadoramente há mais de um século nos círculos cultos, apesar dos mecanismos básicos da vida terem permanecido um completo mistério até poucas décadas atrás. A ciência moderna aprendeu que, em última análise, a vida é um fenómeno molecular: todos os organismos são feitos de moléculas, que funcionam como porcas e parafusos, engrenagens e polias dos sistemas biológicos. Sem dúvida, há sistemas biológicos complexos (como a circulação sanguínea, por exemplo) que surgem em níveis mais altos; os detalhes comezinhos da vida, porém, constituem a função das biomoléculas. Por isso mesmo, a ciência da bioquímica, que as estuda, tem por missão a investigação dos próprios alicerces da vida. Desde meados da década de 1950, a bioquímica tem elucidado laboriosamente o funcionamento da vida no nível molecular. Darwin desconhecia o motivo pelo qual ocorria a variação em uma espécie (um dos requisitos de sua teoria), mas a bioquímica identificou a base molecular do processo. A ciência do século xix não podia sequer arriscar um palpite sobre os mecanismos da visão, da imunidade ou do movimento, ao passo que a ! bioquímica identificou as moléculas responsáveis por essas e por outras ' funções. No passado pensava-se que a base da vida era extraordinariamente simples. Essa ideia foi demolida. Verificou-se que a visão, os movimentos e outras funções biológicas não são menos sofisticados do que câmeras de televisão e automóveis. Embora a ciência tenha feito enormes progressos na compreensão de como funciona a química da vida, a sofisticação e a complexidade dos sistemas biológicos no nível molecular paralisaram suas tentativas de explicar as origens dos mesmos. Não houve virtualmente tentativa alguma da ciência de explicar a origem de sistemas biomoleculares específicos, complexos, e muito menos qualquer progresso nesse sentido. Muitos cientistas afirmaram corajosamente que já têm tais explicações, ou que as terão mais cedo ou mais tarde, mas nenhum apoio para essas alegações pode ser encontrado na literatura científica. Mais importante ainda, há razões irresistíveis baseadas na própria estrutura dos sistemas para se pensar que uma explicação darwiniana dos mecanismos da vida será para sempre enganosa. Evolução é uma palavra versátil.2 Pode ser usada por uma pessoa para explicar algo tão simples quanto uma mudança ao longo do tempo, e por outra para indicar a descendência de todas as formas de vida a partir de um ancestral comum, sem especificar o mecanismo de mudança. Em seu sentido mais conhecido, biológico, evolução significa um processo por meio do qual a vida surgiu de matéria não-viva e, mais tarde, desenvolveu-se inteiramente por meios naturais. Esse é o sentido que Darwin deu à palavra, e o mesmo que conserva na comunidade científica. E é a acepção em que usamos a palavra evolução em todo este livro. PREFACIO 9 Há vários anos, Papai Noel deu um velocípede de plástico ao meu filho mais velho. Infelizmente, ocupado como é, Papai Noel não teve tempo de tirá-lo da caixa e montá-lo antes de ir embora: essa tarefa coube a este pai aqui. Tirei as peças da caixa, abri o folheto com as instruções de montagem e soltei um suspiro. Encontrei seis páginas de instruções detalhadas: alinhe os oito diferentes tipos de parafuso, introduza dois parafusos de quatro centímetros através do guidom até a coluna, enfie a coluna através do orifício quadrado no corpo do velocípede, e assim por diante. Eu não queria nem mesmo ler as instruções, pois sabia que não poderia fazê-lo apenas com um passar de olhos como se faz com um jornal toda a finalidade está nos detalhes. Arregacei as mangas, abri uma lata de cerveja e comecei a trabalhar. Após várias horas, montei o velocípede. Nesse processo, eu havia lido várias vezes cada instrução do folheto (para fixá-las na mente) e realizado todas as ações exatas requeridas. A aversão que sinto por instruções parece ser bastante comum. Embora quase todos os lares possuam um aparelho de videocassete, a maioria das pessoas não consegue programá-los. Essas maravilhas tecnológicas vêm com instruções de operação completas, mas só de pensar em estudar cada frase do manual faz com que a maioria das pessoas delegue o trabalho ao garoto de dez anos que estiver mais próximo. Lamentavelmente, grande parte da bioquímica é como um manual de instruções, no sentido em que a importância está nos detalhes. Um estudante que ler apenas superficialmente um livro didático de bioquímica pode estar certo de que passará grande parte do exame seguinte olhando para o teto, enquanto gotas de suor se formam em sua testa. Passar os olhos pelo texto não prepara o estudante para perguntas como "Descreva em detalhe o mecanismo de hidrólise de uma ligação peptídica pela tripsina, dando especial atenção ao papel da energia de ligação no estágio de transição". Embora haja princípios gerais de bioquímica que ajudam um simples mortal a compreender o quadro geral da química da vida, princípios amplos só podem levar o indivíduo até certo ponto. Um diploma em engenharia não substitui o manual de instruções de um velocípede, nem nos ajuda a programar o videocassete. Muitas pessoas, infelizmente, estão bastante conscientes da minuciosidade da bioquímica. Pessoas que padecem de anemia falciforme, sofrendo muita dor em suas curtas vidas, conhecem a importância do pequeno detalhe que mudou um dos 146 resíduos de aminoácidos de uma em cada dezena de milhares de proteínas de seu corpo. Pais de crianças que morrem da 10 A CAIXA PRETA DE DARWIN doença de Tay-Sachs, ou fibrose cística, ou que sofrem de diabetes ohemofilia sabem mais do que gostariam sobre a importância de detalhe bioquímicos. talvez tenhamos de pagar um preço por esse conhecimento. Para os que desejam uma compreensão mais profunda da bioquímica. por conseguinte. a de Darwin é elegantemente simples. Assim. Ocorrerá a mesma coisa com a teoria da evolução pela seleção natural? Como acontece com muitas grandes ideias. e assim por diante. a maioria dos cientistas pensa que virtua . entre muitas outras coisas. imunidade. Alguns leitores podem preferir percorrer laboriosamente a Parte li. grandes mudanças poderiam ocorrer. às vezes. para transmitir ideias e. Ele observou que ocorrem variações em todas as espécies: alguns membros são maiores. as estruturas que neles repousam são abaladas e. generoso leitor. Se a variação fosse herdada. de uso diário. ocorrida ao acaso. Encorajo os que querem conhecei todos os detalhes a que tomem emprestado um texto introdutório de bioquímica na biblioteca pública mais próxima. A Parte i fornece algumas ideias básicas t mostra por que a evolução agora tem de ser discutida no nível molecular o domínio da ciência da bioquímica. imploro sua paciência: há um bocadc de detalhes neste livro. não gostam de ler a fim de convencê-las das ideias que me levaram escrevê-lo. desmoronam. que catalisam as reações químicas de digestão. embora a história dr impacto da bioquímica na teoria da evolução dependa inteiramente d detalhes. revistas por completo. velhas maneiras de compreender o mundo tiveram que ser jogadas fora. Ele é dividido em três partes. e. Uma vez que suprimentos limitados de alimentos não conseguem sustentar todos os organismos que nascem. vencendo na competição os menos favorecidos. mesmo nessa parte. Outros. Tenho. fotossíntese. No entanto. e nela se encontra a maiol complexidade. Darwin concluiu que aqueles cuja variação. PARTE l A CAIXA É ABERTA BIOLOGIA LILIPUTIANA Este livro é sobre uma ideia a evolução.' O espantoso progresso realizado pela bioquímica desde meados da década de 1950 constitui um tributo monumental ao poder da ciência de compreender o mundo. embora alguns se insinuem no quadro durante a discussão do olho A Parte n contém os "capítulos de exemplos". Portanto. Quando escavamos alicerces. Os parágrafos que contêm as doses mais pesadas de detalhes repletos de termos técnicos que parecem assustadores são separados do texto regular com o sinal Q. talvez desejem ler a seção de forma superficial ou mesmo saltar trechos. o material difícil está limitado principalmente à Parte II. a complexidade precisa ser experimentada par ser apreciada. as descrições detalhadas de sistemas bioquímicos são minimizadas. outros de cor mais clara. Nesse seção. uns mais rápidos. A bioquímica é o estudo da própria base da vida: as moléculas que formam células e tecidos. voltar aos mesmos quando estiverem prontos para absorver mais informações. outros menores. de Darwin que está sendo levada até seus últimos limites por descobertas na bioquímica.De modo que. No decorrer de grandes períodos. a fim de preparar o leitor. Há mais de um século. Essa parte é quase livre de detalhes técnicos. contudo. incluí um apêndice descrevendo alguns princípios bioquímicos gerais. Trouxe inúmeros benefícios práticos à medicina e à agricultura. faço muitas analogias a objetos conhecidos. em seguida. contudo. as características da espécie mudariam ao longo do tempo. ou restringidas a uma parte limitada da natureza. de escrever o tipo de livro que as pessoa. como escritor que deseja que as pessoas leiam este livro enfrento um dilema: as pessoas odeiam ler detalhes. A Parte m encerra uma discussão não-técnica das implicações das descobertas da bioquímica. lhes conferia uma vantagem na luta pela vida tenderiam a sobreviver e a reproduzir-se. Não obstante. Quando ciências como a física finalmente expuseram suas fundações. temos de mergulhar nos livros e revistas publicados pela própria comunidade científica. Da . A ideia de Darwin pode explicar cascos de cavalos. e desde que alguns cientistas adoram especular sobre até que ponto podem levar suas descobertas. resultaram de seleção natural. por que algun grupos se saem melhor em testes de inteligência do que outros. Devagar. Para muitos. Nada há ne nhum órgão ou ideia. Células nadam usando máquinas. A ideia de Darwin tem sido usada para explicar o bio do tentilhão. e com ela ingerem alimentos. as estruturas de um número cada vez maior de moléculas biológicas foram elucidadas e. seu triunfo é completo. máquinas moleculares altamente sofisticadas controlam todos os processos celulares. as máquinas moleculares como que erguem uma barreira ainda impenetrável ao alcance universal do darwinismo. funcionando através c variação aleatória. As partes mais importantes dos seres vivos são pequenas demais para serem vistas. Assim. Em suma. enquanto outras ainda agem co mo cabos. se pesquisamos a literatura científica sobre evolução. bem como outras iguais a si mesmas. estão livres dos voos de fantasia que acabam por aparecer em suas repercussões. ao longo de "es iradas" constituídas por outras moléculas. A evolução é um tópico polémico. Mas. porém. Máquinas-ferramenta constróem outras máqui nas moleculares. o que toma necessário esclarecer algumas questões básicas já no início do livro. e cabe às moléculas se encarregarem desses detalhes. em geral. Máquinas ligam e desligam comutadores celulares às vezes matando a célula. questionaremos se é possível que elas sejam explicadas por mutação aleatóriaseleção natural. inferida a maneira como funcionavam Os resultados acumulados mostram com grande clareza que a vida se baseia máquinas compostas de moléculas! As máquinas molecu em máquinas lares transportam carga de um lugar na célula para outro. A verdadeira obra da vida. nenhum sentido ou pensamento. Com o objetivo de descobrir o porquê disso. a maquinaria da vida. Se queremos encontrar evidências autênticas. como deixaremos claro mais tarde. e se concentramos a pesquisa na questão de como surgiram as máquinas moleculares a base da vida descobrimos que paira um silêncio total e misterioso em tomo do assunto. Máquinas a energia solar captam a energia dos fótons e a armazenam em elementos químicos. por qu missionários religiosos renunciam ao casamento e a filhos. ou fazendo com que cresça. em seguida. a ciência avançou até um ponto em que podia identificar as formas e propriedades de algumas moléculas que constituem os organismos vivos. de uma enorme complexidade. com o auxílio de incontáveis experimentos. que não tenha sid objeto de elucubrações evolutivas. os cascos de cavalos. Quase um século e meio após Darwin ter apresentado sua teoria. a coloração das mariposas e dos inseto operários. cordas e polias que mantêm a forma da célula. por que adolescentes têm filhos fora do casamento. ou pelo menos todas as suas característica mais interessantes. não acontece no nível do animal ou do orgãc completos. A literatura científica divulga os experimentos em primeira mão. copiam a si mesmas usando maquinaria. Muitas pessoas pensam que questionar a evolução darwiniana significa defender o criacionismo. A vida é vivida nos detalhes. Todas as formas de vida poderiam ser encaixadas na teoria da evolução de Darwin? Uma vez que a mídia gosta de publicar matérias sensacionalistas. mas poderá explicar os alicerces da vida? Pouco depois de 1950. e a distribuição da vida em todo o globo e ao longo das era. A complexidade dos alicerces da vida paralisou as tentativas da ciência de explicá-la. analisaremos neste livro várias máquinas moleculares fascinantes e. biologia evolutiva tem obtido muito sucesso na explicação dos padrões t vida que vemos ao nosso redor. e esses relatórios. os detalhes da vida são finamente calibrados e. A teoria foi ampliada por alguns cientistas para interpretar até mesmo comportamento humano: por que pessoas em desespero cometem suic dio. Máquinas elétricas permitem que a corrente flua pêlos nervos. com muito trabalho.mente todas as formas de vida. tem sido difícil para o público separar fato de conjectura. Respeito muito o trabalho de meus colegas que estudam o desenvolvimento e o comportamento de organismos dentro do arcabouço evolucionário. pode parecer que nada no mundo faz sentido. a teoria de "como funciona o computador" se revelaria profun damente ingénua. Os antigos que olhavam boquiabertos para um animal ou planta. Caixa preta é um termo curioso para um dispositivo que faz alguma coisa. traçaremos nas poucas páginas seguintes um esboço muito breve da história da biologia. De repente. Durante períodos de sublevação social. De certa maneira. fosse transportado de volta no tempo cerca de mil anos à corte do rei Arthur. Desejo deixar claro que não tenho motivos para duvidar que o universo tem os bilhões de anos de idade que os físicos alegam. essa história tem sido uma sucessão de caixas pretas. descrevem sintomas de algumas doenças comuns e atribuem as enfermidades à dieta ou a outras . traçando gráficos. Computadores são bons exemplos de caixas pretas. poucos de nós poderiam atinar com a confusão de peças que há ali dentro. Quando as coisas correm suavemente em nossas vidas.C. quando uma é aberta. a maioria de nós tende a pensar que a sociedade em que vivemos é "natural". Encontravam-se. o criacionismo implica a crença em que a Terra foi formada há apenas dez mil anos. com sorte. não acredito que explique a vida molecular. No entanto alguém acabaria retirando a tampa do gabinete e olharia para dentro. (atribuídos a Hipócrates. divertindo-nos com videogames. mas cujo funcionamento interno continua misterioso às vezes porque seu funcionamento não pode ser visto. Nesses tempos. uma interpretação da Bíblia ainda muito popular. o "pai da medicina"). e acho que biólogos que assim pensam deram enormes contribuições ao nosso conhecimento do mundo. porque ninguém compreendia. Imaginemos que um computador. Uma pessoa poderia notar que letras apareciam na tela quando ela tocava nas teclas. que algumas combinações de letras correspondentes a comandos para o computador faziam com que a tela mudasse. acionado por uma bateria de longa duração. Acho a ideia de ascendência comum (que todos os organismos tiveram um mesmo ancestral) muito convincente e não tenho nenhuma razão particular para pô-la em dúvida. Não há uma conexão simples observável.2 Vários livros. Tampouco acho motivo de espanto que a nova ciência do muito pequeno possa mudar a maneira como vemos o menos pequeno. e que nossas ideias sobre o mundo são axiomaticamente verdadeiras. a história pode nos lembrar que a busca de conhecimento confiável é um processo longo e difícil e que ainda não chegou ao fim. processando palavras. outra se revela. Após algum tempo. em outros tempos e lugares. mas. A caixa preta que pouco a pouco havia sido decodificada teria exposto outra caixa preta. Nos tempos antigos. datados de cerca de 400 a.forma habitualmente entendida. alguém poderia compreender a coisa. Mesmo que tirássemos a tampa. Embora o mecanismo de Darwin a ação da seleção natural sobre a variação possa explicar muitas coisas. mesmo no nível mais superficial. muitos comandos seriam compreendidos. Com o objetivo de construir uma perspectiva da qual possamos analisar a ideia da evolução darwiniana. na escuridão. toda a biologia era uma caixa preta. como as coisas vivas funcionavam. A maioria de nós usa essas máquinas maravilhosas sem a mais vaga ideia de como funcionam. realmente. quando verdades aparentemente sólidas são questionadas. E difícil imaginai como outras pessoas. viveram do modo como viveram ou por que acreditaram em certas coisas. contudo. em uma feliz ignorância do que acontece dentro do gabinete. As mais antigas pesquisas biológicas começaram da única maneira que então era possível a olho nu. Esses ingleses dos tempos medievais poderiam acreditar que haviam desvendado os segredos do computador. estavam na presença de uma tecnologia insondável. às vezes porque simplesmente não é compreensível. De que maneira as pessoas daquela época reagiriam a um computador em ação? A maioria se sentiria tomada de reverência. e se perguntavam como as coisas funcionavam. entre as partes do computador e as coisas que ele faz. que facilitavam os cálculos) em apoio a uma atividadí não-observável não tinha precedentes. Foram poucos os investigadores biológicos importantes no milénio que se seguiu a Aristóteles. grande parte do raciocínio de Aristóteles permanece válido. Aristóteles. Erroneamente. Galeno supôs que o sangue era bombeado para "irrigar" os tecidos. ele reconheceu um volume espantoso de ordem no mundo vivo. ele montou o cenário para o modemc pensamento biológico. para compreender a função dos órgãos dos animais. algarismos arábicos. em uma única hora ele teria bombeado 240 quilos de sangue seja. Estudos de biologia comparativa indicaram numerosa. supostamente. o ritmo da investigação científica se acelerou. e que volta ao coração. tinham origem no excesso de um desses humores. Embora soubesse que o coração bombeava sangue. C exemplo dado por Aristóteles foi seguido por números crescentes d( naturalistas. Galeno. apresentou a teoria de que o sangue flui sem cessar em uma direção. Acreditavam que toda matéria era composta de quatro elementos: terra. Foi somente no século xvn que um inglês. Pensavam que os corpos vivos eram constituídos de quatro "humores" sangue. Nascido ao tempo em que Hipócrates ainda vivia. Um deles. reconheceu as categorias mamíferos. apenas pela observação. publicaram grandes volumes. Mesmo não contando com instrumentos em suas observações. fazendo um circuito completo. à medida qu os cientistas fundiam os exemplos dados por Aristóteles e Harvey. semelhanças entre ramos diferentes de vida e a ideia de uma origem comun passou a ser discutida. fogo e água. até a atenção mais rigorosa e o raciocínio mais brilhante podem levar o observador somentt até certo ponto se partes importantes de um sistema forem invisíveis . o sangue tinha qu ser reutilizado. que o sangue circulava e voltava ao coração. embora necessária. Galeno se esforçou. ar. por exemplo. Aristóteles agrupou os animais em duas categorias gerais de sangue e sem sangue que correspondem bem de perto às classificações modernas de vertebrados e invertebrados. ele não podia descobrir. e que novo sangue era produzido de forma ininterrupta para reabastecer o coração. três vezes o peso de um homem! Uma vez que fabricar tanto sangui assim em tempo tão curto era claramente impossível. Colocou a maior parte dos anfíbios e répteis em um único grupo e as serpentes em uma classe separada. A ilustração científic. um médico de Roma. a despeito dos conhecimentos acumulados nos milhares de anos transcorridos desde sua morte. Fuchs e Valerius Cordus. sumariando todo c conhecimento biológico. a 72 batidas pó: 01 minuto. os antigos ainda continuavam perdidos quando o assunto era a composição das coisas vivas. Muitas plantas foram descritas pêlos primeiros botânicos como Brunfeis. não era suficiente para compreender a biologia. inventando as categorias de classe. O raciocínio lógico de Harvey (auxiliado pêlos ainda novo. bile preta e flegma e que todas as doenças. Embora esses escritos constituíssem um começo. Aristóteles compreendeu (ao contrário de quase todos antes dele) que o conhecimento da natureza requeria observação sistemática. Entre os vertebrados. Na Idade Média. O maior biólogo da Grécia foi também seu maior filósofo. aves e peixes. e não à obra dos deuses.causas físicas. Lineu ampliou consideravelmente o trabalho d( classificação de Aristóteles. Harvey calculou que se o coração bombeia apenas sessenta gramas de sangue por batida. ordem género e espécie. Mediante exame cuidadoso. surgiu quando Rondelet desenhou animais em detalhes. viveu no século II d. bile amarela. Essa ideia foi ensinada por quase mil e quinhentos anos. d observação atenta e raciocínio inteligente. O trabalho de Galeno mostrou que a observação cuidadosa das partes externa e interna (com dissecção) de plantas e animais. Ainda assim. o que constituiu um primeiro passo de importância crucial. Os enciclopedistas como Conrad Gesner.C. William Harvey. Bock. Abiologia progrediu rapidamente nos séculos xvn e xvm. Afim de progredir mais a biologia precisava de uma série de grandes progressos tecnológicos. A caixa preta da célula nãi poderia ser aberta sem novos avanços tecnológicos. a célula?" Schieiden e Schwann fizeram suas pesquisas em princípios e meados da década de 1800 a época das viagens de Darwin e da publicação de A origem das espécies. Concluiu que as células ou suas secreções constituem todo o corpo de animais e de plantas e que. portanto. Mas só no século xvn é que lente. Malpighi confirmou a circulação do sangue pêlos capilares e descreveu o início do desenvolvimento do coração de um embrião de pinto. A investigação da célula levou o microscópio aos seus limites. Em outras palavras. Começava assim a descoberta de um inesperado mundo liliputiano. muito da ação na vida ocorre em um micronível. E como acrescentou Schieiden: "A pergunta fundamental. embora ele a tenha defendido de forma muito mais sistemática. às vezes as novas caixas exigem que revisemos todas as nossas teorias. Para Darwin. Assim. Ainda assim. mas apenas pari revelar a caixa preta de níveis mais finos de vida. Por razões físicas. J. o historiador da ciência. por volta do século xv o uso de óculos nada tinha de incomum. a biologia estacionou em um platô: uma caix. convexas e côncavas foram reunidas em um tubo formando um primein tosco microscópio. espantado. Enquanto isso. ele descobriu que os animais eram semelhantes às plantas em sua estrutura celular. em princípios do século xix. de certa maneira. a célula era uma caixa preta. a caixa preta celular era continuamente estudada. Nesses casos. Charles Singer. Uma vez que o comprimento de onda da luz visível é de cerc de um décimo do diâmetro de uma célula bacteriana. C primeiro foi o microscópio. no qual era mais difícil ver as células. Schwann mental de um ponto escuro concentrou-se em tecido animal. observou que "a complexidade infinita dos seres vivos assim revelada era filosoficamente tão perturbadora quanto a majestade organizada do mundo astronómico. portanto. numerosos detalhe pequenos e de importância fundamental de sua estrutura simplesmente nãi podem ser vistos com um microscópio óptico. embora demorasse muito mais para que suas implicações mergulhassem na mente do homem". As lentes já eram conhecidas nos tempos antigos e. A ideia de que a vida evolui não era criação de Darwin. que são estabelecidos pelo comprimento de onda da luz. um microscópio não pode separar dois pontos que estejam mais perto do que aproximadamente metade do comprimento de onda de luz que os esteja 20 A caixa PRETA DE DARWIN iluminando. Swammerdam dissecou uma efeméride. preta a estrutura bruta dos organismos foi aberta. Schieiden defendeu a importância fundao núcleo no interior das células. que Galileu desvelara na geração anterior. Não obstante. e a teoria de como a evolução funciona por seleção natural agindo sobre variações é de sua autoria. Trabalhando sobretudo com tecidos de plantas. é: Qual a origem deste pequeno organismo peculiar. as antenas e outras partes de abelh"' e gorgulhos. Nehemiah Grew estudou plantas. elas são unidades individuais. e Robert Hooke descreveu células de cortiça e folhas (embora não tenha reconhecido sua importância). A teoria celular da vida foi finalmente formulada. como para todos os demais cientistas da época. que os insetos tinham olhos complexos Stelluti examinou os olhos.J . en uma escala liliputiana. Escreveu que "a questão sobre o poder fundamental de corpos organizados resume-se no poder das células individuais". com uma vida própria. Usando um dos primeiros instrumentos desse tipo Galileu descobriu. ele conseguiu extrair sentido de grande parte da biologia acima do nível da célula. Em fins do século xix. pode surgir uma grande má vontade. Leeuwenhoek foi o primeiro a ver uma célula bacteriana. com a física progredindo rapidamente. a língua. por Matthias Schieiden e Theodor Schwann. derrubando ideias tradicionais sobre o que são os seres vivos.Embora o olho humano possa distinguir objetos tão pequenos quanto un décimo de milímetro. após aplicação de matemática rigorosa. A microscopia eletrônic enfrenta algumas dificuldades práticas. por apenas vinte tipos de blocos de armar (denominados aminoáeidos).Thomson descobriu o elétron. eles vêem? De que modo o sangue coagula? De que maneira o corpo combate a doença? As complexas estruturas reveladas pelo microscópio eletrônico eram em si mesmas constituídas de componentes menores. implica lançar um feixe de raios x sobre o cristal de um elemento químico. ou sequências. quando observaram as complexidades da célula. O que eram esses componentes? Que aspecto tinham? De que modo funcionavam? As respostas a essas perguntas tiram-nos do reino da biologia e nos levam para o da química. e membranas duplas em tomo daí mitocôndrias (as usinas de força das células). especialista em química inorgânica. . A partir desses sucessos. embora estivesse se tomando claro f que as proteínas constituíam as máquinas fundamentais da vida. Com o que se parecem as proteínas? Embora Emil Fischer tivesse i. . começou a estudar a química da vida (ou bioquímica). a química e construindo as estruturas da célula. Esse nível de descoberta começou a dar aos biólogos meios de s aproximarem da maior das caixas pretas. sem exceção. os detalhes de sua estrutura eram desconhecidos. a microscopi eletrônica atingiu a maioridade. era necessária para estudar a estrutura da proteína. e após a Segunda Guerra Mundial. A cristalografia l. do sangue (a hemoglobina) e demonstrou que ele se liga ao oxigénio para transportar este último por todo o corpo. Ele mostrou que o calor corporal dos animais é devido à combustão de alimentos. porém. O tamanho colocava-as abaixo até mesmo do alcance da microscopia eletrônica. A mesma célula que havia parecido tão simples sob um microscópio óptico tinha.| Na primeira metade deste século. a maioria das pessoas pensava. I* os raios são dispersados por um processo chamado duração. diferente do que entrava na composição de objetos inanimados. A QUÍMICA DA VIDA Como todos podem ver. Uma nova técnica. Se um filme fotográfico for colocado atrás do cristal. descobriu que o produto formado era ureia. no entanto. por conseguinte. a descoberta do microscópio eletrônio ocorreu várias décadas depois. São diferentes também ao tato: couro e cabelos podem ser distinguidos facilmente de pedras e areia. Novas estruturas subcelulares foram descobertas. exatamente. Até o século XIX. demonstrado que eram constituídas de aminoácidos. inamimado acabou com a distinção fácil entre vida e não-vida. Também nos trazem de volta ao século xix. nesse momento aparência muito diferente. Friedrich Wõhier aqueceu cianato de amónio e. o que era muito natural. se são "iluminados" por elétrons. um resíduo biológico. e Justus von Liebig. A pergunta sobre como a vuüfunciona não era do tipo que podia ser respondida por Darwin ou seus contemporâneos. catalisando |. O padrão da difração pode. seres vivos são diferentes de seres inanimados. O mesmo espanto que os primeiros microscopistas ópticos experimentaram quando viram a estrutura detalhada de insetos foi sentido mais uma vez por cientistas do século xx. através do qual o corpo compõe e decompõe substâncias por meio de ï processos químicos. indicar a posição de cada um e de todos . Atuam de maneira diversa. espantado. os raios x difratados podem ser detectados por exame do filme exposto. A síntese da ureia a partir de material . Maneiras de contornar o problema forar descobertas. a cristalografia de raios x era usada T para determinar as estruturas de pequenas moléculas. Emst Hoppe-Seyler cristalizou o material vermelho . tais como orifícios no núcleo. uma das quais é a tendência do feix de elétrons de "fritar" a amostra. formulou a ideia do metabolismo. e não simplesmente uma propriedade inata da vida. organizados em correntes. Eles sabiam que os olhos são feitos para ver mas como. que a vida era composta de um tipo especial de material. objetos muito menores podec ser separados. Uma vez que o comprimento de onda d elétron é mais curto do que o da luz visível. Em 1828. Emil Fischer demonstrou que a : grande classe de substâncias denominadas de proteínas era constituída. foram adotadas a um ritmo estonteante para complementar e suplementar a cristalografia. problemas práticos limitam seu uso a um número relativamente pequeno de proteínas e ácidos nucleicos. da mioglobina. após décadas de trabalho. na física e química. em uma minúscula pulga. sem dúvida. Tal como a cristalografia de raio x. têm dezenas de : vezes mais perseverança que o resto de nós. em teoria. Ao observar a estrutura enrolada. Mas. a rmn e a cristalografia de raio x conseguiram esclarecer as estruturas das proteínas em número suficiente para dar aos cientistas uma compreensão detalhada de como elas são. Antes da 22 A CAIXA PRETA DE DARWIN determinação da estrutura da mioglobina. um ácaro ainda mais minúsculo. Além do mais. Jonathan Swift sentiu-se inspirado a escrever uma poesia jocosa. Como resultado do trabalho de raio X de Kendrew sobre proteínas e do (mais famoso) trabalho de Watson e Crick sobre o adn. E estas as têm ainda menores.1. conheceram realmente as formas das moléculas com qui trabalhavam. ao contrário dos antigos cientistas que observavam um peixe. a tarefa de cristalizar o elemento químico. O processo não continua para sempre. que foi aberta e revelou moléculas os alicerces da natureza. maior complexidade. uma técnica mostrava a estrutura detalhada de um dos componentes básicos da l vida. Aperfeiçoamentos nos computadores e em outros instrumentos tomaram a cristalografia muito mais fácil hoje do que era para Kendrew. da proteína mioglobina. Progresso. porém. prevendo um processo interminável de insetos cada vez menores: E assim. uma molécula pode ser estudada enquanto em solução não tem de ser tediosamente cristalizada. E o que foi visto? Mais uma vez. usando cristalografia de raio x. outras proteínas e ácidos nucleicos lançou luz sobre os princípios em funcionamento no nível básico da vida. estamos na maré alta da pesquisa sobre a vida e o fim está à vista. mas havia um grande proble!ç ma: quanto mais átomos existiam na molécula. a cristalografia de raio x possa determinar a estrutura de todas as moléculas de seres vivos. o trabalho já realizado sobre enzimas. O início da bioquímica moderna. os bioquímicos vieram a apreciar as complicações da estrutura da proteína. um coração ou uma célula e se perguntavam o que eram e o que os fazia funcionar . restam algumas surpresas. Finalmente. Swift enganou-se. Uma vez que as proteínas têm dezenas de vezes mais átomos do que as moléculas r costumeiramente examinadas pela cristalografia. s Em 1958. Aplicar as armas da cristalografia de l raio x às proteínas lhes revelaria a estrutura. lembrando um intestino. transbordaram também para outros campos e criaram um forte sinergismo na pesquisa sobre a vida. que as picam. dezenas de vezes mais difícil. a rmn encerra limitações que a tomam aplicável apenas a uma parte das proteínas conhecidas. Embora. que tem se desenvolvido i um ritmo alucinante desde então. Algumas pessoas. E assim continua ad infinitum. para começar.A última caixa preta restante era a célula. mais difícil a matemática e mais penosa. Max Perutz murmurou: "Poderia a busca da verdade final tei realmente revelado um objeto tão horrendo e parecendo tanto com vísceras?" Desde então. os átomos existentes na molécula. pensava-se que as proteínas acabariam por se revelar estruturas simples e regulares. os bioquímicospela primeira vez. pode ser datado daquela época. que dela se alimentam. Quando Leeuwenhoek usou um microscópio para ver. embora ainda exija muito trabalho. Kendrew determinou a estrutura l. porém. Uma técnica importante para determinar estruturas é denominada de ressonância magnética nuclear (rmn). J.C. esse fato torna o proble ma . observam os naturalistas que uma pulga Tem pulgas menores. Muitos detalhes ainda precisam ser fornecidos. porém. porém. como cristais de sal. Mais baixo não podemos descer. Juntas. da mesma forma. e. Novas técnicas. Em fins deste século. os cientistas modernos estão convencidos de . complicada. Com o emprego da rmn. Em anos recentes. havia sido demonstrad que os números de mariposas de cor clara e escura em uma populaça mudava à medida que o ambiente passava de fuliginoso a limpo. a alegoria de saltos por cima de valas. dependendo dos detalhes (como. recebe nomes separados em termos aproximados. em contraste com canyons pode ser aplicada à evolução. Em segundo. foi possíve reunir provas de microevolução em escala molecular. De form análoga. Se a vala fosse de três metros. Essa historieta nos ensina várias lições. na falta de prova desses salto menores. alguns cientistas de Prin ceton observaram que o tamanho médio do bico de populações de tentilhõe mudava no curso de alguns anos. Darwin encontrou espécies semelhantes. você poderia ficar desconfiado e lhe pedir que saltasse novamente." Se a vala tivesse dois metros de largura e ele desse a mesma resposta. constituiu um grande avanço conceituai. eles eram rapidamente corroídos e se desfaziam. . Em primeiro lugar. a não mais de três metros de distância um do outro. não haveria razão para duvidar da resposta: "Saltei por cima da vala. Ele saltou de um para o outro até chegar ao seu lado. não um único grande salto. de tentilhões nas ilhas Galápagos e formulou a teoria de que eles dês cendiam de um ancestral comum. Muitos outros exemplos poderiam ser citados. aves introduzidas na América do Norte por colonos europeu diversificaram-se em vários grupos distintos. GRANDES SALTOS Vamos supor que uma vala de um metro de largura em seu quintal. mas também as enormes mudan cãs que ocorrem nos organismos. você diz ao vizinho que não está vendo nenhum morrote. A teoria de Darwin. Desde os dias de Aristóteles até a bioquímica moderna. Ele concorda. explica. separa sua propriedade das terras do vizinho. ao passo que a macroevoluçâ refere-se àquelas que. uma camada após outra foi retirada até que a célula a caixa preta de Darwin foi aberta. Claro. Se a "vala" ivesse trinta metros de largura. Nesses casos. contudo. é muito difícil aceitar ou refutar alguém que afirma que alpondra existiram no passado mas que desapareceram. você muda a conversa para o futebol. A observação da realidade dessas mudanças foi uma prova muito agradáve de sua intuição. PEQUENOS SALTOS.3 Anteriormente. aparentemente. Bactérias causadoras de doenças fizeram seu reapa recimento à medida que linhagens desenvolviam a capacidade de defende se dos antibióticos. mas não idênt cãs. Olhando para o canyon. um dia. Depois que passava. por exemple a largura do obstáculo).que as ações das proteínas e outras moléculas são suficientes para explicar a base da vida. a palavra wlto pode ser oferecida como explicação de como alguém transpôs um abstáculo. de que mesmo mudanças relativamente minúscula. alegando que torceu o joelho. Ele não atravessou em um único salto. mas sem uma maneira fácil de desmenti-lo. mas a explicação pode variar. mas não certeza de que ele estava mentindo. poderiam ocorrer na natureza. você teria dúvidas. yocê ficaria impressionado com a forma atlética dele. Durante ssse tempo. de inteiramente convincente a absolutamente inaceitável. ipenas um largo abismo separando seu quintal do dele. a microevolução descreve mudanças que poden ser feitas em um ou alguns pequenos saltos. Recentemente. Em vez disso. Se. os morrotes surgiam no abismo e ele os cruzava à medida em que apareciam. Mas vamos supor que seu vizinho um homem inteligente refaz a ilegação. mas sxplica que precisou de anos e mais anos para chegar ao seu lado. Tudo muito duvidoso. você nem por um momento icreditaria que ele saltou de um lado para o outro. Vírus como o qu causa a aids. em terceiro. jornadas longas podem ser tomada muito mais plausíveis se explicadas como uma série de saltos menores. Se ele se recusasse. E. você o encontrasse em seu quintal e lhe perguntasse como ele Aegou lá. no "Mnyon havia vários pequenos morros. exigem grandes saltos. A palavra evolução tem sido usada par explicar não só as mudanças minúsculas. mquanto o observa. mudam seu revestimento a fim de iludir o sistem imunológico humano. sstendendo-se até o horizonte. por exemplo. era difícil avaliar se os mal-defínidos e impalpáveis pequenos passos poderiam existir. a célula. se uma pessoa carecesse de qualquer dos muitos aspectos integrados dos olhos. como na história contada pelo vizinho sobre pequenos morros que desapareciam. inovações radica como o olho exigiriam que gerações de organismos acumulassem lenfc mente. Numerosos estudiosos seguiram nas pegadas de Darwin. a evolução não podia construir um órgão 26 A CAIXA PRETA DE DARWIN complexo em uma única. Foi a espantosa complexidade das estruturas orgânicas subcelulares que suscitou a questão: de que maneira tudo isso poderia ter evoluído? Para sentir o impacto da pergunta e para ter uma amostra do que nos espera . a anatomia do olho já era conhecida em detalhe. em seguida.Na pequena escala. pá' l que a evolução fosse aceita. isso equivaleria a um milagre. Segundo pensava. refutou muitas objeções à sua teoria de evolução por meio da seleção natural. ou em algumas poucas etapas. com comprimentos de onda diferentes. De forma perspicaz. um órgão tão complexo como olho. onde ela forma uma imagem nítida. a visão. produziriam uma imagem borrada. Charles Darwin também estava bem informado sobre o olho. Diferentes cores de luz. E nisso teve um brilhante sucesso. hoje é tão polêmic quanto a alegação de um atleta de que pode saltar por cima de uma vale de um metro de largura. Concluíram que o olho só podia funcionar se estivesse quase intacto. progrediu desde o século xix e. ele tinha que convencer o público de que órgãc complexos poderiam ser formados através de um processo gradual. Em A origem das espécies. Esses métodos sofisticados deixaram espantados todos os que os conheciam. o desenvolviment gradual do olho humano afigurava-se impossível. Não surgiram. Podemos fazer uma avaliação fundamentada quanto a se os supostos pequenos passos necessários para gerar grandes mudanças evolutivas podem ser pequenos o suficiente. A bioquímica levou a teoria de Darwin aos seus últimos limites. abismos intransponíveis abrem-se até no nível mais minúsculo de vida. Fez isso ao abrir a última caixa preta. Infelizmente.. No século xix. ao sugerir que enormes mudanças podem se decompostas em passos pequenos. até agora. a teoria de Darwin triunfou. A explicação da origem de uma função deve acompanhar a ciência moderna. no qual um motivo é repetido mesmo quando olhamos para escalas cada vez menores. em um processo gradual. De alguma maneira. funciona como um obturador. vejamos um exemplo tirado de um sistema bioquímico. plausíveis. uma vez que seus muitc aspectos sofisticados pareciam ser independentes. de repente. O leitor verá neste livro que os canyons que separam formas de vida do dia-a-dia têm suas contrapartidas nos canyons que separam sistemas biológicos na escala microscópica. Os músculos dos olhos permitem que eles se movam rapidamente. mudanças benéficas. Os cientistas do século xix sabiam que. Tal como um padrão de fractais em matemática. Vejamos como a explicação da ciência para uma única função. deixando passar luz suficiente para que se possa ver com Sol brilhante ou na escuridão da noite. durante grandes períodos c tempo. permitindo que compreendêssemos como a vida funciona.. Discutiu o problema do olho em uma seção do livro. sabiam os cientistas. Com o advento da bioquímica moderna podemos examinar hoje o nível básico da vida. Apupila. Mas é no nível da macroevolução de grande saltos que a teoria provoca ceticismo. evidências convincentes em apoio a essa tes Não obstante. Ele achava que se ei uma única geração aparecesse. porém. perguntemos como isso afeta nossa tarefa de lhe explicar a origem. As lentes do olho captam a luz e a focalizam na retina. o resultado seria uma grave perda de visão ou cegueira completa. apropriadamente intitulada "Órgãos de perfeição e complicação extremas". não fosse o fato de que as lentes dos olhos mudam de densidade em sua superfície a fim de corrigir aberrações cromáticas. Darwin nãi tentou descobrir a estrada real que a evolução poderia ter tomado par . diminuindo sua sensitividade. COMO OS QUE PODEM SER ENCONTRADOS EM MEDUSAS (ÂGUAS-VIVAS). a visão era uma caixa preta. Algumas criaturas minúsculas dispõen apenas de um grupo simples de células pigmentadas não mais do que un ponto sensível à luz. Em vez disso. contrário. Muito pelo A CAIXA E ABERTA 27 FIGURA 1-1 uma SÉRIE DE OLHOS. o que acontece quando um fóton de luz atinge a retina simplesmente não podia ser explicado na época. Na verdade. mencionou animais modernos. a partir de uma | estrutura mais simples. (abaixo) olho DOTADO DE LENTE.5 Os cinco parágrafos seguintes fome cem um esboço bioquímico da operação do olho. O olho s localiza em uma região rebaixada. De que maneira os músculos do animal ocasionai os movimentos? Como funciona a fotossíntese? Como a energia é extraíd dos alimentos? Como o corpo combate as infecções? Ninguém sabia. embora uma maior curvatura reduza também ( volume de luz que entra no olho. mas. DE CARACOL MARINHO. A questão de como a visão i começou. muitos animais conse guem viver com menos que isso. Utilizando um raciocínio desse tipo. intermediários (Figura 1-1).. Nova York. mas sequer tentou explicar de onde veio esse ponto | de partida o ponto relativamente simples sensível à luz. Esta pod( ser aumentada pela colocação de material gelatinoso na cavidade. dotados d tipos diferentes de olhos (variando de simples a complexos). ed. Alguns animais modernos têm olhos dotados dessas lenta grosseiras. (DIREITA) OLHO EM CONCHA. pigmento visual Extraído de McGraw-Hill Encyclopedia ofScience & Technology. Darwin encerrou a questão da origem do olho: "O modo como um nervo se toma sensível à luz pouco mais nos interessa do que a questão de como surgiu a própria vida. ela se situava muito além da capacidade da ciência do século xix. atender às suas necessidades. Dificilmente se poderia dizer que esse arranjo simplei lhes conferiria o sentido de visão.formar o olho. O modo como o olho funciona isto é. e sugeriu qu l a evolução do olho humano pode ter implicado órgãos semelhantes com . Reproduzido com permissão. no entanto. o animal pode reconhecer i direção de onde ela vem. O órgão sensíve à luz de algumas estrelas-do-mar é um pouco mais sofisticado. 6a."4 Ele tinha um excelente motivo para declinar do trabalho de estudar a questão. McGraw-Hill. nenhuma pergunta sobre os mecanismos subjacentes da vida podia ser respondida. (Nota: Esses parágrafo . Darwin persuadiu grande | parte do mundo de que o olho moderno evoluiu aos poucos. (esquerda) fragmento SIMPLES DE FOTORRECEPTORES. COMO OS ENCONTRADOS NAS LAPAS MARINHAS. Melhoramentos graduais nas lentes poderiam criar imagens cadi vez mais nítidas para atender aos requisitos do ambiente em que o animal vive. mas tais criaturas poderiam sentir luz ( escuridão e. continuou sem resposta. dessa maneira. Vejamos a seguinte paráfrase do argumento de Darwin: embora sere humanos tenham olhos complexos como câmeras. Darwin convenceu muitos de seus leitores de que um caminho evolutivo vai do mais simples ponto sensível à | luz ao sofisticado olho-câmera do homem. 1987. a fim d servir de lente. após o árduo trabalh( cumulativo de inúmeros bioquímicos. O senso direcional do olho melhora se a curva s toma mais pronunciada. Uma vez que a curvatura da depressão bloqueia a luz vinda de algumas direções. estamos nos aproximando agora da respostas às perguntas sobre o olho. Para Darwin. Alguma coisa tem que desativar as proteínas que foram ligadas e fazer a célula voltar a seu estado inicial. Quando os níveis de cgmp caem. A metamorfose da proteína altera seu comportamento. mas é muito diferente dela. Inicialmente. Nesse momento denominada de metarrodopsina n. Esse fato ocasiona um desequilíbrio de carga de um lado a outro da membrana da célula que. o canal iônico se fecha. Normalmente. o canal permite que íons de sódio entrem na célula. ESTA AÇÂO OCASIONA UMA MUDANÇA NA FORMA DE UMA PROTEÍNA MUITO MAIOR. Antes de transformar-se em metarrodopsina li.técnicos são destacados pelo símbolo |_1 no princípio e no fim. um fóton interage com uma molécula denominada ll-cü-retinal. Mas. O DESENHO DA PROTEÍNA ABAIXO NÃO ESTÁ EM ESCALA. O cálcio é bombeado para fora por uma proteína diferente. não mais esotéricos do que carburador ou diferencial para alguém que lê pela primeira vez um manual de automóvel. a rodopsina. decresce também a concentração . Q Quando a luz atinge a retina. O resultado. abalar pêlos nomes estranhos dos componentes. chamada transducina. faz com que uma corrente seja transmitida pelo nervo óptico até o cérebro. mas a fosfodiesterase reduz sua concentração da mesma maneira que a retirada da tampa do ralo baixa o nível de água em uma banheira. há grande número de moléculas cgmp na célula. à qual a retina] está fortemente ligada. enfim. RETINAL. o suprimento de 11-cü-retinal. localizada na membrana interna da célula. fechando o canal iônico. de modo a ser mantida uma concentração constante de cálcio. quando interpretado pelo cérebro.) Não se deixi. quando a transducina interage com a metarrodopsina li. a gdp se desprende e uma molécula chamada gtp cola-se à transducina. Eles são apenas rótulos. a transducina liga-se fortemente a uma pequena molécula chamada gdp. Em primeiro lugar. Aação dupla do canal iônico e da bomba mantém o nível de íons de sódio na célula dentro de uma faixa estreita.) A GTP-transducina-metarrodopsina 11 liga-se agora a uma proteína chamada fosfodiesterase. Vários mecanismos se encarregam disso. A mudança na forma da molécula retinal força uma mudança na forma da proteína. o canal iônico (além dos íons de sódio) também deixa que íons de cálcio penetrem na célula. Se as reações mencionadas acima fossem as únicas que ocorrem na célula. que se rearranja em um pico-segundo (um trilionésimo de segundo) e se transforma em trarisretinaL (Um picosegundo é mais ou menos o tempo que a luz leva para cruzar a largura de um único cabelo humano). Ela funciona como um portão que regula o número de íons de sódio na célula. um FÓTON DE LUZ CAUSA UMA MUDANÇA NA FORMA DE UMA PEQUENA MOLÉCULA ORGÂNICA. Quando o volume de cgmp é reduzido devido à divisão efetuada pela fosfodiesterase. Leitores que tenham apetite por detalhes encontrarão mais informações em muitos livros de bioquímica. a proteína cola-se a outra proteína. (A gtp mantém uma estreita relação com a gdp. fazendo com que seja reduzida a concentração celular de íons de sódio positivamente carregados. A RODOPSINA. é a visão. no escuro. outros podem desejar ler os parágrafos apenas superficialmente eou passar às Figuras 1-2 e 1-3 para pegar o sentido da explicação. Luz Outra membrana de proteína que se liga à cgmp é denominada de canal iônico. À QUAL ELA SE LIGA. enquanto uma proteína separada os bombeia ativamente para fora. a fosfodiesterase adquire a capacidade química de "cortar" uma molécula chamada cgmp (um elemento químico aparentado a gdp e gtp). cgmp e íons de sódio logo seria esgotado. A CAIXA É ABERTA 29 FIGURA 1-2 primeiro ESTÁGIO DA VISÃO. Quando ligada à metarrodopsina n e a seu grupo. P. RH. A bioquímica. foram muitas vezes saltos enormes entre máquin. PDE. portanto.255. que destrói a cgmp. é irrelevante para se descobrir se a evoluçã poderia ou não ocorrer no nível molecular. não importa se podem ser explicados plausivelmente. em última análise. nos termos mais simples. Os passos relevantes em processos biológicos ocorrem. enquanto tudo isso acontece. Q A explicação acima é apenas uma visão muito superficial do todo da bioquímica da visão. GC. na verdade. tampouco as explicações tradi cionais da teoria evolutiva sobre órgãos rudimentares ou abundância d espécies. O mesmo acontece com registro fóssil. uma proteína denominada guanilato ciclase começa a ressintetizar a cgmp quando os níveis de cálcio começam a cair. Em última análise. Até recentemente. e o ciclo se completa. CINASE DA RODOPSINA. em detalhes. diminui em uma concentração mais baixa de cálcio. relevante no processo. p. 179 . Já não importa se há imensos vazios no registro fóssil ou s ele é tão contínuo como a lista dos presidentes norte-americanos. não tên importância. Em terceiro. porém. contém mecanismos que limitam o sinal amplificado iniciado por um único fóton. ou qu o darwinismo nada explique (explica muito bem a microevolução). A anato mia. (1989). portanto. A. Reproduzido com permissão. não é mais aceitável que uma explicação evolutiva dessa capacidade leve em conta apenas as estruturas anatómicas de olhos completos. A fim de compreender realmente uma função. Também não importam os padrões da biogeo grafia. esse é o nível de explicação a que a ciência biológica deve aspirar. a digestão ou a imunidade precisa incluir a explicação molecular. a metarrodopsina li é quimicamente modificada por uma enzima chamada rodopsinacinase. sim. & Deterre. ARRESTINA. lança um desafio liliputiano a Darwin. FOSFODIESTERASE. que impede que a rodopsina ative mais transducina. nem os da biologia das populações. Arodopsinamodificada liga-se auma proteína conhecida como arrestina. Uma segunda enzima converte. T. Têm. mais uma vez. TRANSDUCINA. poderiam ou não ter s desenvolvido passo a passo. A fim de realizar isso. RODOPSINA. ou qu( fenómenos em grande escala. a (rawretinal primeiro é modificada quimicamente por uma enzima e transformada em transtetmol uma forma que contém mais dois átomos de hidrogénio. um morrote a outro. como fez Darwin no século xix (e como continuam a fazer hoje os popularizadores da evolução). A enzima fosfodiesterase. European Journal of Biochemistry. cuidadosamente construídas distâncias que exigiriam um helicópter para serem cruzadas em uma única viagem.6 O registo fóssil nada tem a nos dizer sobre se as interaçôes da 11-cu-retinal com rodopsina. E se h buracos. Verifica-se hoje que os saltos metafóricos de Darwin. GUANILATO CICLASE. Enfim. os biólogos evolucionis tas podiam ignorar os detalhes moleculares da vida porque muito pouco s .de íons de cálcio. processos biológicos imensamente complicados que não podem ser disfarçados por retórica. a transducina ou a fosfodiesterase. porém. no nível molecular. M. Acélula. Agora que a caixa preta da visão foi aberta. temos de compreender. em seguida. Em segundo. ligada à rodopsina para voltar ao ponto de partida de outro ciclo visual. Todas as etapas e estruturas anatómicas que Darwin julgou tão simples implicam. Extraído de Chabre. como a genética das populações. cada passo A CAIXA É ABERTA 31 FIGURA 1-3 BIOQUÍMICA DA VISÃO. a molécula em 11-cü-retinol. Atransretinal por fim desprende-se da rodopsina e precisa ser reconvertida em 11-cu-retinal e. de modo que a explicação satisfatória de um fenómeno biológico tal como a visão. RHK. uma terceira enzima remove os átomos de hidrogénio previamente acrescentados a fim de formar o ll-rií-retinol. Isso não quer dizer que a mutação aleatória seja um mito. porque se pensava que animais pequenos eram muito simples (antes da invenção do microscópio. portanto. os muitos ramos da biologia: mantinham nenhuma comunicação entre si. Quando se deixava que cerveja. .. No século xix. Distribuído pelo Universal Press Syndicate. Um dos principais defensores da teoria da geração espontânea em meados do século xix. calvin and hobbes. por exemplo. rCK OUE ". copyright 1990 Watterson. brilhantes cientistas do século xix tentaram explicar a biologia liliputiana que a eles era oculta e ambos assim fizeram supondo que o interior da caixa preta deveria ser simples.. foi um grande admirador de Darwin e divulgador entusiástico de sua teoria. E W! FXECKAR DE TIRADO "D" EM LA VAMOS N0009 DESAFAtECEMOSOJA»» UM BOCADO DE 7 MATCMÂTC. Calvin está sempre saltando em uma caixa em companhia de seu tigre de pelúcia. O importante para convencer as pessoas era a descrição das células como "simples". mesmo que fechados. sabemos que não é assim. De diversas maneiras. Há centenas de anos. que organismos vivos pudessem surgir de forma espontânea em líquidos. . poderia ser gerada facilmente a partir de material inanimado.. -. porque não sabe como os aviões funcionam. quando esses vêem um caixa preta em ação. Um menininho como Calvin pode facilmente imaginar que uma caixa consegue voar como se fosse um avião (ou alguma outra coisa). O tempo pró' estarem errados. Até a primeira metade do século xx. A CIEMTC MÃO HM MA» JWEX BrLü. Haroldo. a embriologia e oul áreas formularam opiniões próprias sobre o que significava evoluç . Com base na visão limitada das células proporcionada pêlos microscópios da época. "transformando-se" em formas animais ou usando-a como "duplicador" e fazendo clones de s: mesmo. imaginam que seu conteúdo é simples. Todos os direitos reservados. eles sempre se tomavam turvos com alguma coisa que neles crescia.. Vejamos uma analogia simples: Darwin é para nossa compreensão da origem da visão o que Haeckel é para nossa compreensão da origem da vida.7 não muito diferente de um ponto microscópico de gelatina. Emst Haeckel. Por isso. Parecia razoável.-. à medida que a biologia progredia e experimentos cuidadosos demonstravam que alimentos bem conservados não geravam vida. Um bor exemplo é visto na história em quadrinhos "Calvin e Haroldo" (Figura 1-4). os naturalistas pensavam que os insetos não possuíam órgãos Calvin e Haroldo por Bill Watterson ACHO QUE SE CONSEGUIRMOS UM AMiSSOlAESTAAJUSMDABW. a anatomia comparada. Hoje. a genétíc sistemática. é claro. Haeckel acreditava que a célula era um "um pedaço simples de combinação albuminosa de carbono".. EU TCHHO UMA ItTCUtITA. a paleontologia. e viajando de volta no tempo. aparentemente de células vivas. 140 MILHÕES DEANOÏ W 1»SSADO.conhecia sobre eles.. Os microscópios dos séculos xvin e xix mostraram que o crescimento era muito pequeno. internos). parecia a Haeckel que uma vida simples como essa sem órgãos internos... Mas. isso significava a célula. Em ambos os casos. leite ou urina permanecessem por vários dias em recipientes.8 Como resultado. a caixa preta da célula foi aberta e o mundc infinitesimal que veio à tona precisa ser explicado. Agora. a teoria da geração espontânea recuou para os limites além dos quais a ciência não conseguia detectar o que estava realmente acontecendo. os cientistas adultos têm a mesma propensão ao pensamento veleitário que meninos como Calvin.tlSSaMAS| QUE «xE l «JÀkJC klMAc-1 OUWDO RECUAMOS NO TEMrO. CALVINISMO Parece ser típico da mente dos seres humanos que. Reproduzido com permissão. Era fácil acreditar nisso. pensava-se que insetos e outros pequenos animais nasciam direlamente de alimentos estragados. não raro. Aparentemente. e nele fosse chocada uma ave. a teoria evolucionária começou a representar coisas d: j rentes para as diversas disciplinas e. de que as mitocôndrias. nenhuma prova sólida de que os fósseis não evoluíram também em ou lugares! A evolução não pode estar ocorrendo sempre em outros luga Ainda assim. portanto. competitiva. porém. Na década de 1940. e por i | bom motivo: não existia ainda. embora bastante enraizado. O neodarwinismo que insiste (em pequenas mutações cumulativas) está completamente aterrorizado. partidas tanto de dentro quanto de fora da comunidade científica. Margulis diz que a história acabará por julgar o neodarwinismo uma "pequena seita religiosa do século XX. não foi convidado para a reunião. Nos últimos 130 anos. aflorou várias décadas depois. j Um ramo da ciência. foram outrora células bacterianas independentes. Am assim.2 Na tentativa de suavizar o dilema. tem enfrentado uma série ininterrupta de críticas. contudo. O paleontólogo Niles Eldredge descreve assim o problema: Não é de se espantar que os paleontólogos tenham ignorado a evolução tanto tempo. a vistas a fundir suas opiniões em uma teoria coerente da evolução bases em princípios darwinianos. O resultado disso recebeu o nome de "sínt( evolutiva". afirma ela. essas. a teoria darwiniana da evolução teria q explicar a estrutura molecular da vida. Eldredge e Stephen Jay Gould propi . isso ocorre em geral com um estrondo e. amplamente aceita. Goldschmidt pensava que. ela pede a biologistas moleculares presentes na plateia que citem um único e inequívoco exemplo de formação de uma nova espécie pelo acúmulo de mutações. Ninguém aceita o desafio. Muito respeitada por sua teoria. O objetivo deste livro é mostrar q ela não o faz. Em meados deste século. digamos. perdia-se um a vi coerente da evolução darwiniana. no entanto. j mesma maneira que a biologia teve de ser reinterpretada após a desc obe | da complexidade da vida microscópica. regida pelo custo-benefício da obra de Darwin tendo-o compreendido de forma errónea. A insatisfação com a interpretação darwiniana do registro fóssil. E ela não está sozinha em seu desagrado. Os primórdios da bioquímica moder surgiram apenas depois de oficialmente lançado o neodarwinismo. capitalista. "espojam-se em sua interpretação zoológica. Os proponentes da teoria padrão. A coleta cuidados? material na face de penhascos mostra oscilações em ziguezague. as fontes de energia das células de plantas e animais. o geneticista Richard Goldschmidt tomou-se tão desencantado com a explicação do darwinismo sobre as origens de novas estruturas que foi levado a propor a teoria do "monstro esperançoso". A teoria do monstro esperançoso não pegou. o neodarwinismo tem ser repensado à luz dos progressos na bioquímica. As disciplinas científ ic que faziam parte da síntese evolutiva eram todas não-moleculares. às vezes. dentro da fé religiosa geral da biologia anglo-saxônica".. Quando vemos o aparecimento de n dades evolutivas. ela jamais ocorre. foi dessa maneira que o registro fóssil pareceu a mu desesperados paleontólogos que queriam aprender alguma coisa sob evolução. e a teoria foi denominada neodarwinismo. a uma taxa lenta demais para explicar toda a mudança prodig que ocorreu na história evolutiva.. pequ e uma acumulação muito rara de leves mudanças no decorrer de mill de anos. para que fosse verdadeira. O neodarwinisi forma a base do pensamento evolutivo moderno.1 Em suas muitas palestras. lide desses campos organizaram uma série de reuniões interdisciplinares. PARAFUSOS E PORCAS Lynn Margulis é professora emérita de biologia da Universidade de Massachusetts. dessa maneira." Citações picantes. o darwinismo. mudanças grandes e coordenadas poderiam ocorrer simplesmente ao acaso talvez um réptil pusesse um ovo apenas uma vez.Inevitavelmente. a mudança é rápida e concentrada em populaç pequenas e isoladas. então. em princípios da década de 1970.3 Ela postula duas ideias: que. é necess para explicar mudanças rápidas. em grande escala. aparentemente não são variáveis em populações naturais. do Departamento de Ecologia e Evolução da Universidade de Chicago. a teoria a que denominai "equilíbrio pontuado". provo A CAIXA E ABERTA 37 que ele tinha razão. de que maneira surgiram as mariposas. Mas não são apenas paleontólogos à procura de ossos que estão desanimados. essa teoria geral e abrangente de evolução prevê? Dado um punhado de postulados. c grande número de planos corporais muito diferentes.4 Ironicamente. Os físicos do século xix pensavam que a Terra t apenas cem milhões de anos. É assim que deve ser uma teoria geral da evolução?7 Jerry Coyne. voltamos ao ponto de partida desde os dias de Darw Quando ele propôs sua teoria. para começar. de fato.ram. Gould argumenta que a rápida taxa de aparecim to de novas formas de vida exige outro mecanismo para explicá-las que a seleção natural. sabe-se hoje que a Terra é muito mais antiga. No início. Tal co Goldschmidt. Se isso acontecesse. o espaço de tempo necessário para que a vida passasse de simples a complexa encurtou para muito menos do que a estimativa da idade da Terra no século xix.AçMees [genes] que são obviamente variáveis em populações naturais não parecem constituir a base de muitas das grandes mudanças adaptativas. ela prognosticará frequências [em genes] ao longo do tempo. Recentement tempo estimado em que ocorreu a explosão foi revisado para baixo cinquenta milhões para dez milhões de anos o que equivale a um pi de olhos em termos geológicos. os sucessos da teoria se limitam às minúcias da evolução. contudo. em rochas apenas um pó mais jovens. ainda que Darwin pensasse que a seleç natural precisaria de muito mais tempo para gerar vida. uma das grandes dificuldades era a k estimada da terra. o que combinaria com o falho registro fóssil. Buscas cuidadosas revelaram ape raros exemplares de fósseis de criaturas multicelulares em rochas de m de seiscentos milhões de anos. que não a seleção natural. das grandes mudanças adaptativas. afundamento de muitas. Grande volume de pesquisa foi realizado dentro do paradigma que ela define. ao mesmo tempo que pouquíssimo tem a dizer sobre as questões que mais nos interessam. Gould tem ocupado o primeiro plano na discussão de outro fenôm fascinante: a "explosão cambriana". e ( quando isso ocorre. Com a descoberta do Big Bang biológico. Eldredge e Gould acreditam em uma ascendência com mas acham que outro mecanismo. enquanto que aqueles [genes] que parecem constituir. a maioria das espécies passa por poucas mudanças observáveis. Essa estimativa mais curta obrigou es tores sensacionalistas a procurar novos superlativos. é encontrada uma profusão de animais fossilizados. como. tal como a mudança adaptativa da coloração de mariposas.5 O geneticista John McDonald. Ainda assim. durante longos pé dos. Os biólogos ingleses Mae-Wan Ho e Peter Saunders queixam-se da seguinte Passou-se aproximadamente meio século desde a formulação da síntese neodarwiniana. Muitos biólogos evolucionistas que examinam organismos completos também especulam como o darwinismo pode explicar suas observações.6 [grifo do original] O geneticista evolucionista australiano George Miklos tenta decifrar a utilidade do darwinismo: O que. chama atenção para um enigma: Os resultados dos últimos vinte anos de pesquisa sobre a base genética da adaptação levaram-nos a um grande paradoxo darwiniano. sendo um dos favor o "Big Bang biológico". chega a um veredicto imprevisto: Concluímos inesperadamente que há poucas provas que sustentem a . Ainda assim. da Universidade da Geórgia. intermediários fósseis ser difíceis de encontrar. senão da maioria. tal como mudanças aleatórias e coeficientes de seleção. 15 Parece. como disse um deles: Há uma grande lacuna na teoria neodarwiniana da evolução. da Universidade da Califórnia. teórico da informação.13 Se até agora atraiu poucos adeptos. de origem diferente. para sua variabilidade. Que não se harmoniza com a coexistência de estruturas muito semelhantes. poderia ser resumido da seguinte maneira: que a "seleção natural" é incapaz de explicar os estágios incipientes de estruturas úteis. ou alguns indivíduos não se satisfizeram com as respostas que receberam. não se convenceram disso.12 Stuart Kauffman. ao longo de todos esses anos. um dos críticos de Darwin. porque o organizador do evento. . muitas das quais são surpreendentemente semelhantes às levantadas por críticos modernos. porém. que julgaram o darwinismo inadequado. Ao que parece.teoria neodarwiniana: seus alicerces teóricos são fracos. sobre as dúvidas matemáticas relativas à teoria de evolução darwiniana". pensa o seguinte sobre como surgem mutações benéficas: Embora se saiba muita coisa sobre mutação. quando se poderia esperar que estivessem presentes. ela ainda é. quaisquer que sejam as queixas dos cientistas criacionistas.. roas sim. Que ainda é sustentável a opinião de que as espécies têm limites definidos. Smith não oferece solução para o problema identificado por Kauflman a origem dos sistemas complexos. Mas será correta essa tese? Melhor ainda. embora muito diferentes..8 38 A CAIXA PRETA DE DARWIN E o geneticista John Endier. Não é que Darwin tenha errado. ou as questões levantadas inicialmente por Mivart passaram sem resposta. e sugere que a vida seja considerada um dado. e não gradualmente. Em 1871. que o mesmo debate tem sido repetido há mais de um século sem solução. têm se queixado de que os números do darwinismo simplesmente não fazem sentido. Funções bioquímicas nova parecem ser raras na evolução. Martin Kaplan. argumenta que a informação necessária para iniciar a vida não poderia ter surgido por acaso. assim como as evidências experimentais que a apoiam. será adequada? Acredito que não. sempre houve cientistas bem informados. como a matéria ou a energia. queixa-se de que a teoria é matemática demais e que pouca ligação tem com a química da vida real. Que há fundamentos para pensar-se que diferenças específicas podem ser desenvolvidas súbita. Que há numerosos fenómenos notáveis em formas orgânicas sobre os quais a "seleção natural" pouco tem a dizer. O que caberia alegar (contra o darwinismo). e a base de sua origem é virtualmente desconhecida. Ou.11 A um matemático que alegara que o tempo para o número de mutações aparentemente necessárias para criar um olho era insuficiente. na Filadélfia. a teoria de Darwin provocou discórdia desde que foi publicada.. Hubert Yockey. St. a teoria da complexidade não padece por falta de críticas. Levando-se tudo isso em conta. orientador de Kauffman em seus estudos de pós-graduação. De Mivart a Margulis. e acreditamos que ela deva ser de tal natureza que não possa ser conciliada com a concepção corrente da biologia.. é um dos mais destacados proponentes da "teoria da complexidade".9 Os matemáticos. na maior parte. ela sugere que numerosos aspectos dos sistemas vivos são resultados de auto-orgaa tendência de sistemas complexos a se organizarem em nização padrões e não de seleção natural: Darwin e a evolução nos dominam. elaborou uma lista de suas objeções à teoria. Os matemáticos. um "caixa preta" no que diz respeito à evolução. ilustres matemáticos e biólogos evolucionistas realizaram um simpósio no Wistai Instituto. e não apenas por razões teológicas. Em curtas palavras. entreouvira "uma discussão muito estranha entre quatro matemáticos. respeitados. compreendido apenas parte da verdade.14 Embora a queixa tenha seus méritos. do Santa Fe Institute.10 Em 1966. então. Que certas formas transicionais fósseis estão ausentes. biólogos disseram que seus números deviam estar errados. John Maynard Smith. George Mivart. exercem grande pressão sobre as parede! da câmara de combustão. devemos notar o óbvio: se uma pesquisa de opinião fosse feita entre todos os cientistas do mundo. que tem cerc. CÂMARA DE COMBUSTÃO. A CAIXA E ABERTA APARELHO DEFENSIVO DO BESOURO-BOMBARDEIRO: B. LOBOS SECRETÓRIOS. o peróxido de hidrogê nio e a hidroquinona (Figura 2-1). Como resultado final. Atemperatura da solução sobe para o ponto de ebulição. especializadas denominadas lobos secretórios fabricam uma mistur. por exemplo. O peróxido de hidrogénio é o mesmc material que podemos comprar na farmácia. porque. Quando ameaçado por outrc inseto.16 O líquido quente escalda o alvo que. A vesícula coletora está ligada. M. De que maneira é feito esse truque? O besouro-bombardeiro usa a química. estrutura. a hidroquinona é usada ni revelação de filmes. O vapor e o gás. Na verdade. pelo menos. Os músculos qu( envolvem o canal permitem que ojato de vapor seja dirigido contra a origen do perigo. Além disso. de um centímetro e meio de comprimento. O oxigénio reage com a hidroquinona e produz mais água além de um produto químico altamente irritante. O peróxido de hidrogénio decompõe-se rapidamente em águi comum e oxigénio. denominados glândulas ectodérmicas que produzem enzimas catalisadoras e as liberam na câmara de combustão Quando se sente ameaçado. catalisadoras. antes de prosseguir. s deixada aberta. Estando o esfíncter muscular nesse momento fechado. E. GLÂNDULAS ECTODÊRMICAS QUE SECRETAM CATALASE. Vejamos. porém. A ocasião do debate é agora. o oxigénio. dependem para manter continência fecal. É irónico que. tal como todas as pessoas. ESFÍNCTER MUSCULAR. da mesma maneira que uma garrafa de peróxido d hidrogénio comprado em farmácia se decompõe com o passar do tempo. muito parecido com aquele de que os seres humano. as coisas se tomam muit( interessantes. a partir do corpo do besouro proporciona a única saída para a mistura fervente. um canal que se dirige para fora. a grande maioria responderia que acredita que o darwinismo é uma teoria correia. BOMBAS BESOUROS O besouro-bombardeiro é um inseto de aparência comum. Os cientistas. chegamos aos fundamentos da biologia e uma solução é possível. altamente concentrada de dois elementos químicos. G. onde ela se mistura com enzima. O. denominado quinona Essas reações liberam grande quantidade de calor. Nos níveis mais primários da biologia a vida química da célula descobrimos um mundo complexo. em geral. porém. as críticas foram ignoradas pela comunidade científica por medo de fornecer munição aos criacionistas. Antes da batalha. infelizmente. uma parte se transforma en vapor. mas em geral não ten acesso. Essa ação obriga uma solução de peróxido de hidrogénio e hidroquinoni a entrar na câmara de combustão. que muda radicalmente os fundamentos sobre os quais a polémica darwiniana deve ser discutida. através de um orifício em sua seçãc posterior. Entre a grande maioria que aceita o darwinismo. uma enrica científica incisiva da seleção natural tenha sido posta de lado. para o jantar. L. em nome da defesa da ciência. o maior número (embora não todos) assim age baseado em pronunciamentos de autoridade. quimicamente falando. o besouro contrai os músculos que cercam i câmara de armazenamento.Mas. VESÍCULA COLETORA. ele dispõe de um método especial de defesa: esguicha umi solução fervente contra o inimigo. o inimigo do besouro é escaldado por umi solução fervente do produto químico tóxico denominado quinona. Chegou a hora de pôr o debate às claras e ignorar os problemas dejelações públicas. Anexo à câmara de combustão hi certo número de pequenos nódulos. o que a visão bioquímica faz com o debate criacionistasdarwinistas sobre o besouro-bombardeiro. DUTO DE SAÍDA. com uma frequência grande demais. B CONTÉM . baseiam a maior parte de suas opiniões na palavra de outras pessoas. a um segundo compartimento chamado (evocativamente) de cama' rã de combustão. faz outros plano. relaxando ao mesmo tempo o músculo esfínc ter. Nesse momento. Os dois compartimentos são mantidos separados por un músculo esfíncter. não reagem violentamente. Reproduzido com permissão. de modo que possa ocorrer a reação. Os dois produtos química quando misturados. O leitor pode querer saber por que a mistura de peróxido de hidrogénio e quinona não reagiu explosivamente quando estava na vesícula coletora.. Derramei o peróxido de hidr génio na hidroquinona e nada. Vou misturar os dois. foi publicado pelo Instituto for Creation Research. se reunam. As enzimas catalisadoras fazem o papel da chave. A menor alteração equilíbrio químico resultaria imediatamente em uma raça de besouro dizimados por explosões. A declaração de que esses "dois produtos químico quando misturados. são acessíveis ao leigo interessado e. O peróxido de hidrogên e a hidroquinona. contudo. porque acredita na verdade do darwinism Acredita também que o ateísmo é uma dedução lógica do darwinismo. eles explodir em minha cara. de quebra. absolutamente nada. permitindo que o peróxido de hidrogénio e a hidroquinona se reunam no nível atómico. mesmo que ficassem muito felizes se isso acontecesse. muito elogiado pé crítica. cita um trecho de O pescoço da girafa. de Hazel May Rue. incluindo o O relojoeiro cego. Extraído de Crowson. Nova York.15. (1981). ainda continuo aqui. Se alguém tem a chave. the Bombardier Beetie. fals embora costume ser repetida na literatura criacionista. Em O relojoeiro cego. Cap. se leitor se sente curioso sobre o besouro-bombardeiro. literalmente. No momento em que o besouro esguicha o líquk pela cauda. livro t autoria do divulgador científico Francis Hitching.A. R. que se encontram nos dois lados. está além da exp cação biológica em uma simples base gradual.17 Ao que Dawkins responde: Um colega bioquímico forneceu-me. Dawkins discute brevemente o besouro-bomba deiro. sem meias palavras. E é isso o que o besouro-bombardeiro faz . Bem. pense em uma porta trancada. Bomby.. que descreve o sistem defensivo do besouro como parte de um argumento contra o darwinismo [O besouro-bombardeiro] esguicha uma mistura letal de hidroquinona peróxido de hidrogénio no focinho do inimigo.. O besouro-bombardeiro é um dos favoritos dos criacionistas. a porta pode ser aberta e feitas as apresentações apropriadas. Se não fosse assim.) Eles provocam os evolucionistas mencionando o notável sistema defensivo do besouro e convidando-os a explicar como o mesmo poderia ter evoluído gradualmente. Não há maneira fácil para que pessoas (digamos. Em primeiro lugar. Dawkins é o melhor divulgador do darwinismo e atividade. que o mundo seria melhor se mais pessoas tivessem a mesma opinião.. Academi a Press.UMA MISTURA DE HIDROOUINONA E PERÓXIDO DE HIDROGÉNIO QUE É EXPLODIDA PELA CATALASE AO ENTRAR EM E. Como analogia. coordenado e sutil como esse. a menos que se adicionado um catalisador. explodem. literalmente" é. porém. explodem. bondosamente. uma garrafa de peróx do de hidrogénio e hidroquinona suficiente para cinquenta besouros-bom bardeiros. The Biology ofthe Coleoptera. Não se nem mesmo calor. professor de zoologia da Universidade de Oxfor aceitou o desafio. o besouro-bombardeiro desenvolveu um inibidor químico fim de toma-los inócuos. Seus livros. Por falar nisso. (Um livro de histórias para crianças. Richard Dawkins. rapazes e moças adolescentes). um antiinibidor é acrescentado para tornar a mistura novamen explosiva. o que de fato aconte é o seguinte: é verdade que ele esguicha uma mistura escaldante de peróxk de hidrogénio e hidroquinona contra os inimigos. Em vista disso. muito divertido Dawkins escreve com paixão. De acordo com [Hitching]. aconteceu. A razão é que numerosas reações químicas ocorrem com grande lentidão se não houver uma maneira fácil de as moléculas se reunirem no nível atómico. A cadeia de eventos que poderia ter levado à evolução de u processo tão complexo. paraannazen los no corpo. este livro pegaria fogo ao reagir com o oxigénio do ar. Um lado entende mal seus fatos. temos que notar que a função do aparelho defensivo do besouro-bombardeiro é repelir atacantes. E é assim que a evolução funciona. mas sem causar problemas internos. sim. o peróxido de hidrogénio vários tipos de quinonas são usados para outros fins na química corporal. 2) enzimas catalisadoras produzidas pelas glândulas ectodérmicas. consiste em responder a duas perguntas: Em primeiro lugar. 3) vesícula coletora. Se a vesíc coletora desenvolvesse. de alguma maneira. Isso permitiria ao besouro fabricar grande qu tidade de elemento químico nocivo e. Poderão os outros componentes ser adicionados de tal maneira ao sistema do bombardeiro que a função melhore continuamente? Ao que parece. Na verdade. de manei que o besouro poderia ficar em maior segurança se pudesse secretar. A hidroquinona sozinha. poderia ser possível. exerce a função defensiva que atribuímos a todo o sistema. produzidos por lobos secretórios. cuspidos pelo predador. a hidroquinona e o peróxido de hidrogénio. A evolução. que aprende a evitar. Nem todos esses componentes. com vistas a formular o melhor argumento possível para a evolução do besouro-bombardeiro. dados esses estágios. Aquestão fundamental é a seguinte: De que maneira sistemas bioquímicos complexos poderiam ser produzidos? O problema com o "debate" acima é que ambos os lados não se entendem. um canal para o mundo exte no. portanto. em si. que decompõe o peróxido de hidrogénio em água . que têm a seguinte estrutura básica: ui espaço de armazenamento simples com um duto que leva para o exteric frequentemente cercado por um músculo para expelir no espaço o conteúd Essa função poderia ser melhorada desenvolvendo-se um esfíncter musci lar que impedisse que o conteúdo vazasse até o momento apropriado. tornar-se de péssil gosto quando comido. Inicialmente. Os componentes do sistema são: l) peróxido de hidrogénio e hidroquinona. insetos semelhantes e. o peróxido de hidrogénio é também um irritante. de que maneira o darwinismo nos leva de um estágio ao outro? Dawkins não nos fornece detalhe algum sobre a maneira como o sistema defensivo do besouro-bombardeiro poderia ter evoluído. porém. Podemos imaginar que o besouro se benefíciaria com a concentração da hidroquinona em um espaço de armazenamen como a vesícula coletora. vários besouros individuais são mastigados e. em toda sua complexa glória? Em segundo. 4) esfíncter muscular. a espécie como um todo se beneficia com esse sistema de defesa. é nociva a predadores. portanto. Numerosos besouros possuem sistemas defensiw denominados glândulas pigidiais.Quanto aos precursores evolutivos do sistema. a fim ( aumentar o efeito irritante. mas que têm "gosto ruim". O trabalho dos darwinistas. nem ele nem os criacionistas conseguem provar o argumento que defendem. ao assim agir. o outro apenas os corrige. vamos utilizar o que conhecemos sobre a anatomia dos besouros. A explicação de Dawkins sobre o sistema repousa no fato que os elementos do mesmo "já existiam". no entanto. Mas não explica como operóxido de hidrogénio e as quinonas podem ser secretados juntos em concentração muito alta em um único compartimento. A CAIXA E ABERTA 43 Os ancestrais do besouro simplesmente puseram em serviço elementos químicos que já existiam. Quase todas as células contêm uma enzim denominada catalase. A hidroquinona. dessa maneira. quais 500 exatamente os estágios da evolução do besouro. e 6) duto de saída. no futuro. mesm em baixa temperatura. que contém as enzimas necessárias à reação rápida dos elementos químicos. Em primeiro lugar. que é ligado através de um tubo acionado por um esfíncter a um segundo compartimento. A fim de mostrar o problema que existe em seu argumento. a hidroquinona poderia vazar e talvez repelir os atacantes antes que eli comessem o besouro. contudo.18 Embora Dawkins se saia melhor no entrevero. 5) câmara de combustão. em seguida. Muitas espécies de besouros sintetizam quinonas que não são nem mesmo secretadas. são necessários para a função do sistema. a solução se tomaria mais quente.. os processos concretos responsáveis pelo desenvolvimento da capacidade de produzir explosão continuam desconhecidos. aquecendo a solução e. Dawkins e Hitching também discordam a respeito desse clássico órgão complexo. a pupila não se dilatar. com . o canal poderia ser reforçado e expandic a fim de trabalhar com temperaturas mais altas. a maneira como surgem a concentração e a vesícula coletora ê permanece sem explicação. O que ela contém? Por que tem sua forma particular? Diz que "o besouro se beneficiaria com a concentração de hidroquinona em um espaço de armazenamento" é o mesmo que dizer "a sociedade se beneficiaria com a concentração de poder em um governo centralizado": em ambos A CAIXA E ABERTA 45 i. que o peróxido de hidrogénio seja secretado. fracassava em sua explicação. O que faz com que uma vesícula coletora se desenvolva. ininterruptos. Por ora. aparentemente. o músculo esfíncter. tenhamos um sistema em mudança constante. Secreções subsequentes de peroxidases na mistu catalítica produziriam um aparelho basicamente idêntico ao da Figura 2-. VER E CRER Mas voltemos ao olho humano. ou ainda sair errado o processo de focalização . não deixa passar a oportunidade: Considere a declaração "se a menor coisa der errada. com liberação de calor. Não podem ser muito diferentes de 5050 as possibilidades de que você esteja lendo estas palavras através de lentes de vidro. uma imagem reconhecível deixa de ser formada. ou que um músculo esfíncter as envolva? 1ido que podemos concluir a essa altura é que a evolução darwiniana pode ter ocorrido. [se] sair errado o processo de focalização . a explicação apresentada aqui não fornece ma detalhes que a história contada por Darwin no século xix sobre o olh Embora.oxigénio. componentes que controlam seu funcionamento permanecem desc nhecidos.. mais uma vez. tomando-a mais irritante. infinitamente pequenos? Será de fato plausível que milhares e milhares de felizes mutações aleatórias tenham acontecido ao mesmo tempo de tal modo que a lente e a retina. mas não fervente. M o desenvolvimento do aparelho de defesa do besouro-bombardeiro de fa foi explicado? Infelizmente. As espécies de besouro-bombardeiro ( Austrália19 e da Papua Nova Guiné20 esguicham soluções que variam e temperatura de morna a quente. Além do mais. Ou o olho funciona como um todo ou não funciona de modo algum. Hitching declarou em O pescoço da girafa que se a córnea está bem claro que se a menor coisa der errada no caminho for turva. no entanto. ou a lente tornar-se opaca. muitos componentes não identificados. a câmara de 1 combustão e o duto de saída são todos estruturas complexas em si. é uma estrutura complex multicelular. não temos como saber se os acréscimos graduais à nossa hipotética corrente evolucionária são "saltos" de uma única mutação ou voos de helicóptero entre morrotes distantes. Então. A vesícula coletora. Se as células que revestem o trato para exterior secretarem um pouco de catalase durante a ejeção. como ele veio a se desenvolver através de melhoramentos darwinianos lentos. que não podem funcionar uma sem a outra.os casos. se explicássemos todos esses detalhes com uma explanação darwiniana. até chegar ao ponto ( fervura da solução. certa quantidac de peróxido de hidrogénio seria decomposta. um ponto ótim seria alcançado entre o aquecimento da solução e a durabilidade do can de saída. dess maneira. Se as células liberasse mais catalase. uma imagem reconhecível deixa de ser formada". Se conseguíssemos analisar os detalhes estruturais do besouro até a última proteína e enzima. Agora. . por fim. satisfeito porque Hitching. temos um cenário apropriado para a literatura evolucionista. e os benefícios de ambas dependeriam forte| mente dos detalhes. poderíamos concordar com Dawkins. Tire-as e olhe em volta. evoluíram em sincronia? Que valor de sobrevivência pode haver em um olho que não vê?21 Dawkins. por exemplo. Com o passar do tempo. A vesícula coletora. ele não explica que dificuldade haveria para produzir uma "lente simples". como se isso fosse óbvio. Hitching e Dawkins focalizaram mal sua atenção. . na verdade. Sem óculos. se fazemos um cálice b profundo e o viramos para cima. Os dutos lacrimais e as pálpebras também constituem sistemas complexos. são encai das em um pequeno cálice. Na verda são às dezenas as proteínas complexas envolvidas no processo de mant forma da célula. O olho. Afunção da lente é captar a luz e focalizá-la. obtemos uma câmera sem lente. em aumen infinitesimais. os músculos que focalizam a lente ou viram os olhos funcionam como um aparelho de contração. a explicação de Dawkins diz respeito apenas ao que se chamaria de anatomia macroscópica. Aúnica função da retina é a percepção da luz. dotadas de pigmento. vagamente transparentes mesmo translúcidos por cima da abertura constituirão um melhoramen devido às suas propriedades um tanto parecidas com as de uma lente. Ela sabe se vai se chocar con uma parede ou com outra pessoa..23 Dawkins e Darwin nos convidam a acreditar que a evolução do olho ocor através de uma série de etapas intermediárias plausíveis. Se fôssemos animais selvagens. de modo correio. L vez que tenha se formado essa grosseira protolente. mutações em um único estágio? Dawkins não nos diz como surgiu o "cálice" aparentemente simples. O argumento de Hitching é vulnerável porque ele confunde um sistema integrado de sistemas com um sistema único. Esse fato proporciona uma capacidade lige mente melhor de descobrir a direção. essas estruturas. que lentes e retina r podem funcionar uma sem a outra.Concordaria em que "uma imagem reconhecível deixa de ser formada" (Hitching) declara também. O escudo os protege da luz vinda uma direção. E embora nos garanta que qualquer "material translúcido" seria um melhoramento (lembre-se de que Haeckel. tornando-a mais espessa. m transparente e menos distorsiva. não poderia nem mesmo começar a jogar té ou apontar um rifle... erroneamente.. que pode ser aplicado a muitos sistemas diferentes. com u abertura minúscula como um buraco de agulha.22 Depois de atacar Hitching e cientistas como Richard Goldschmic Stephen Jay Gould por se preocuparem com a complexidade do ol Dawkins passa a parafrasear o argumento de Charles Darwin sobre plausibilidade da evolução do olho: Alguns animais unicelulares possuem um ponto sensível à luz com pouco de pigmento por trás do mesmo. ocorre uma se contínua e graduada de melhoramentos. Ora. mas separáveis da função da retina. Mas ela me garante que se sente muito melhor com olho sem lente do que se não tivesse olhos. Representariam. Analogamente.. Não existindo elas. uma vez que elas eram apenas "massas informes simples"). pensou que seria fácil produzir células. as células assumem formas parecidas com outras tantas bolhas de sabão. Se há um cálice como ol quase todos os materiais vagamente convexos. Ele n os menciona. cer mente poderíamos usar os olhos sem lente para detectar a sombra amea dora de um predador e a direção pela qual ele se aproxima. mas retina e lente podem funcionar por si mesmas.. Ela não t lentes nos olhos. Se uma lente é usada com uma retina. quase todas as grandes estruturas biológicas. Com que autoridade diz isso? U parente próxima minha fez operação de catarata nos dois olhos. além de outras dezenas que controlam a estrutura extra lular. o funcionamento da retina é melhorado. culminando a tendência no que ré nheceríamos como uma verdadeira lente. o que lhes dá alguma "ideia" de onde ela vem. ou. as células sensíveis à luz. Entre os anim multicelulares. e Dawkins. consiste de certo número de sistemas separados. Mas são eles infinitesimais? Lembre-se de que o "pó sensível à luz" que Dawkins usa como ponto de partida requer uma case de fatores para funcionar. Em suma. E de onde veio o "pequeno cálice"? Uma bola de células de onde deve ter forçosamente saído o cálice tenderá a ser redonda menos que mantida na forma correia por suportes moleculares. incluindo o ll-c-retinal e a rodopsina. A percepção da luz pela retina não depende deles. para que a seleção natu tivesse algo com que trabalhar. se por acaso existir tal cois seria um fortíssimo desafio à evolução darwiniana. despoja-se também de qualquer capacidade expli- . Dawkins. Uma vez que a seleça natural só pode escolher sistemas que já funcionam." Ou a teoria darwiniana pode explicar a montagem dos alto-falantes e do amplificador. Richard Dawkins explica bem o problema: A evolução. Um sistema irredutive mente complexo não pode ser produzido diretamente (isto é. um receptor de rádio e toca-fitas. caso em que a remoção de uma das partes faria com q o sistema deixasse de funcionar de forma eficiente. porém. E. portanto. é um argumento vazio. no último século. simplesmente adiciona sistemas complexos a sistemas complexos. a teoria do monstro esperançoso de Goldschmidt. à medida em que aumenta o número de sistem biológicos irredutivelmente complexos. não podemos excluir por comple a possibilidade de uma rota indireta. não-funcional. porém. com todos os aspectos que ora possui. p sorte. por definição. inexplicados. explicações científicas necessitam de caus Admite-se quase sem contestação que esses eventos inesperados seriam irreconciliáveis com o gradualismo imaginado por Darwin. centralizou-se nessa condição. Mas tem de ser gradual quando usada para explicar o aparecimento de objetos complicados. sucessivas. Isso é comparável a responder à pergunta "De que maneira é feito um aparelho de som?" com as palavras: "Acoplando um conjunto de alto-falantes a um amplificador e adicionando-se um aparelho de cd. que interagem entre si e que contribuem pá sua função básica. surgiu ontem. Ain( assim. nossa confiança e que o critério de fracasso de Darwin tenha sido atingido sobe vertiginos mente para o máximo que a ciência permite. sucessivas e ligeiras modificações. os críticos de Darwin suspeitaram que seu critério fracasso havia sido atendido. poderia ser tentador imaginar que complexidade irredutív que a evoluç requereria somente mutações simultâneas múltiplas poderia ser muito mais aleatória do que pensávamos. U apelo desse tipo à sorte pura e simples jamais poderá ser refutado. um sistema que seja irredutivelmente complex Com irredutivelmente complexo quero dizer um sistema único compôs de várias partes compatíveis. Poderíamos dizer também que o mundo. se não é gradual nesses casos. MUTAÇÃO Darwin sabia que sua teoria de evolução progressiva. como os olhos. n possa ter sido produzido diretamente). sempre gradual. porque qualquer precursor de um sistema irredutivelmen complexo ao qual falte uma parte é. e chama isso de explicação. para começar. Da preocupação de Mivi com os estágios incipientes de novas estruturas à refutação da evoluç gradual por Margulis. de repente. se um sistem biológico não pudesse ser produzido de forma gradual. de uma única vez. Mas como podemos confiar nisso? Que ti] de sistema biológico não poderia ser formado por meio de "numerosa sucessivas e ligeiras modificações"? Bem. aparentemente planejados. na verdade. então. como tudo indica. cai bruscamente a possibilidac dessa rota indireta. pelo m lhoramento contínuo da função inicial. Mesmo que um sistema seja irredutivelmente complexo (e.menciona a separabilidade dos componentes. minha teoria desmoronaria por completo. ou não pode. U sistema biológico irredutivelmente complexo. mas ainda possíve Esta é. não é. Em teoria. através de seleção natural. tortuosa. de um s tema precursor. Só é uma especulação metafísica. Isso porque. carregava um pesado fardo: Se pudesse ser demonstrada a existência de qualquer órgão complexo que não poderia ter sido formado por numerosas. no fundo. que continua a atuar através ( mesmo mecanismo) mediante modificações leves.24 E seguro dizer que a maior parte do ceticismo científico sobre o danvinisn. Aumentando-se a complex dade de um sistema interatuante. ele teria que surgi como uma unidade integrada. Nos cinco capítulos seguintes. Mas voltemos agora à questão da complexidade irredutível. Assim. Tanto o aparelho defensivo do besouro quanto o olho do verte brado contêm tantos componentes moleculares (da ordem de dezenas d milhares de diferentes tipos de moléculas) que listá-los e especular sobr as mutações que poderiam tê-los produzido é atualmente impossível Um número grande demais de parafusos e porcas (além de roscas. peças de motor. debater se a evolução danviniana poderia produzir essas grandes estruturas seria muitc parecido com cientistas do século xix debatendo se células poderiam surgil de forma espontânea. encontraremos alguns desses sistemas e emitiremos nosso julgamento. o fato de não podermos ainda avaliar a questão da evolução do olho ou do besouro não significa que não podemos avaliar as alegações darwinianas relativas a qualquer estrutura biológica. na realidade não é. volantes etc. uma vez que todas as partes de numerosos sistemas moleculares são conhecidas. Ou. Esses debates são infrutíferos porque nem todos os componentes são conhecidos. em vez de antenas. apenas em um lugar diferente. Amutação mais simples ocorre quando um único nucleotídeo (os nucleotídeos são os "blocos de armar" do adn) no adn de uma criatura muda para um nucleotídeo diferente. denominada antennapedia. Dada a natureza da mutação. fazer um julgamento sobre a evolução. A mutação é uma mudança em uma das linhas de instruções. em vez de "Prenda o assento em cima do motor". um único nucleotídeo pode ser adicionado ou deixado de fora quando o adn é copiado durante a divisão da célula. uma região inteira do adn milhares ou milhões de nucleotídeos é acidentalmente apagada ou duplicada. Uma analogia pode ser útil nesse particular: consideremos uma lista com instruções passo a passo. Há. Voltando ao besouro-bombardeiro e ao olho humano. frustrante. uma mutação bem conhecida. a complexidade irredutível é apenas um termo cujo poder reside principalmente em sua definição. que cientistas podem produzir em moscas-das-frutas de laboratório: a pobre criatura mutante tem pernas que crescem na cabeça. poderíamos ler "Prenda o assento no volante" (mas só conseguiríamos fazer isso se os parafusos e porcas pudessem ser presos ao volante). construir uma máquina de fax em vez de um rádio. Em nosso caso. porém. por exemplo. As vezes. Esse fato também é contado como uma única mutação porque acontece em uma só ocasião. Embora isso nos pareça uma grande mudança. em vez de dizer "Pegue um parafuso de meio centímetro". Temos que perguntar como podemos reconhecer um sistema irredutivelmente complexo.25 A razão porque isso acontece está na natureza da mutação. Quando descemos do nível do animal completo (como um besouro) ou de um órgão completo (como um olho) para o nível molecular. em vez de "Coloque o pino redondo no orifício redondo".cativa. voltamos ao milagre. Em bioquímica. mutação é uma mudança no adn. contudo. a questão consiste em saber se numerosas mudanças anatómicas podem ser explicadas por um número igual de pequenas mutações. é que não sabemos. na melhor das hipóteses. Ou. que é tão somente um sinónimo de ausência total de explicação. quando podemos ter certeza de que um sistema biológico é irredutivelmente complexo? . como um evento único. ocasionar apenas uma pequena mudança na criatura mesmo que a mudança nos pareça grande. Para ser herdada. Aessa altura de nossa discussão. a mutação poderia dizer "Pegue um parafuso de um centímetro". O que uma mutação não pode fazer é mudar todas as instruções em um único passo digamos. Além do mais. A resposta. As pernas na cabeça são as pernas típicas da mosca-das-frutas. Não devemos. perder a perspectiva a esse respeito: outras épocas tampouco conseguiram responder às muitas perguntas que as interessavam. Alternativamente.) permanece sem explicação. uma única mutação pode. podemos. a mudança tem de ocorrer no adn de uma célula reprodutora. em muitos casos. De modo geral. poderíamos ler "Insira o pino redondo no orifício quadrado". Sem a gradualidade nesses casos. ou outros sistemas biológicos multicelulares) começarei com um exemplo mecânico simples: uma modesta ratoeira. motocicleta. um velho mot . para pegar o rato. besouros. Se faltasse o martelo. Suponhamos que. no rato com uma espingarda de chumbinho. tais como roer sacos de farinha de trigo ou fiação elétrica. Para esclarecer esse ponto. a resposta. Nesse exemplo. Infelizmente. de modo que ele não possa realizar certos atos desagradáveis. minha família usou uma ratoeira de cola. Se não houvesse trava ou barra de metal. A ratoeira descrita acima não é o único sistema que pode imobilizar um rato. nos permitiria pegar o rato? Se não houvesse a base de madeira. 3) uma mola com extremidades alongadas que faz pressão contra a tábua e o martelo quando a ratoeira é armada. Eli podem ser conceitualmente ligados e fundidos em um contínuo único. precisamos fazer uma distinção entre precursor físico e precursor conceituai. ou deixar pequenos lembretes de sua presença em cantos pouco varridos. 2) um martelo (precursor) de metal. todos os quais podem ser usados para transporte.O primeiro passo para determinar a complexidade irredutível consiste em especificar a função do sistema e todos os seus componentes. uma vez que é uma lista ( mecanismos. vai até uma gaveta e pega a ratoeira. que realiza o trabalho de esmagar A CAIXA E ABERTA 5 l FIGURA 2-2 Barra de Retenção Trava Plataforma o ratinho. enquanto está lendo durante a noite. bicicleta. A fim de evitar os problemas encontrados em objetos extremamente complexos (tais como olhos. ainda assim. Um objeto irredutivelmente complexo será composto de várias partes. A fim de compreender bem a conclusão de que um sistema é irredutivelmente complexo e. espaçonave. nem mesmo a primeira. é sim. As ratoeiras usadas por minha família consistem de certo número de partes (Figura 2-2): l) uma tábua lisa de madeira que serve como base. foi fabricada apen: modificando-se uma bicicleta através de etapas. todas as quais contribuem para a função. então a mola dispararia o martelo logo que a soltássemos e. o rato poderia dançar a noite inteira sobre a plataforma sem ficar preso à base de madeira. pelo menos. apenas. você ouve o ruído de pequenas patas na copa. marteL mola. o martelo e a plataforma estariam frouxamente ligados e o roedor continuaria feliz da vida. Trata-se. automóvel. apoiac em uma vareta que pode ser derrubada. Se não houvesse mola. Que parte poderia estar faltando. pegue uma velha bicicleta. Em teoria. porém. e 5) uma barra de metal ligada à trava e que prende o martelo quando a ratoeira é armada. mas que. Esses. claro. É bastante possível que u adolescente. de um precursor conceituai. considere a seguinte sequência: prancha t skate. podemos usar uma caixa inclinada. Em outras ocasiões. (Há também vários grampos para manter o sistema articulado. Parece uma progressão natural. avião. avião jato. Nenb ma motocicleta na história. 4) uma trava sensível. que dispara quando nela é aplicada leve pressão. Ma digamos. não tem precursores funcionais. uma vez que não podem ser transformado um passo darwiniano após outro em uma ratoeira com base. não são precu sores físicos da ratoeira comum. devido à fabricação defeituosa. trem de brinquedo. trava e barra de retenção. por conseguinte. teríamos que correr atrás dele. tampouco haveria uma plataforma para nela prender os outros componentes. A função da ratoeira é imobilizar um rato. numa tarde de sábado. Ou podemos simplesmente atir. e també: por estarem alinhados em uma ordem crescente de complexidade. falta uma das peças listadas acima. será a bicicleta um precursor físico (e potencialmente darwinian da motocicleta? Não. com a ratoeira aberta na mão.) O segundo passo para determinar se um sistema é irredutivelmente complexo consiste em perguntar se todos os componentes são necessários à função. Assim. Darwin. depende de uma fonte de combustível. sucessivas e ligeiras modificações" introduzidas numa bicicleta. enfrenta outra dificuldade. na verdade. na verdade. o motor teria de ser montado na bicicleta e ligado de maneira correta à corrente motriz. não há na história exemplo de uma mudança complexa em um produto que tenha ocorrido dessa maneira. mutações mecânicas bem-sucedidas se ré produziriam e se espalhariam. quebraria a mola. e mesmo (supondo que nosso comprador prefere a aparência "bike").de cortador de grama e algumas peças avulsas e (com umas duas horas i trabalho) construa uma motocicleta que funcione. podemos transformar por evolução uma bicicleta em motocicleta? Podemos nos mover na direção certa fazendo. e as bicicletas modificadas. generosa demais. se o erro resultou em ur melhoramento da bicicleta. acrescentasse uma roda extra ao eixo dianteiro i abolisse o pneu traseiro. e se qualquer uma dessas ligeiras mudança melhorasse o uso da bicicleta. Se a mola fosse frouxa demais. poderia deixar de funcionar. não acionaria o martelo. dominariam o mercado. imitar a forma geral de várias maneiras. Se o martelo fosse pesado demais. duplicação ou rearranjo ligeiros de um componente preexis tente. porém. Tentemos. De que maneira isso poderia ser feito passo a passo. e a bicicleta não tem coisa alguma que possa ser ligeiramente modificada para transformar-se em um tanque de gasolina. porque quase qualquer dispositivo que tivesse os cinco componentes de uma ratoeira padrão. por acaso. uma motocicleta. a ratoeira se desmancharia. Para ser candidato à evolução natural um sistema precisa ter umaunção . mas não suficiente para produzir um dispositivo que funcione. segundo o verdadeiro estilo darwiniano. temos demonstrar que uma motocicleta pode ser construída a partir de "números. ainda assim. portanto. Para ser precursora no sentido darwiniano. Mas esse fato demonsi apenas que seres humanos podem planejar sistemas irredutivelmente cor plexos. Se a trava fosse grande demais. acontecesse um erro n processo de manufatura. o aperfeiçoamento logo seria notado pel A CAIXA E ABERTA 53 público comprador. Minha lista anterior de fatores que tomam a ratoeira irredutivelmente complexa foi. Suponhamos que um indústria fabricasse bicicletas. os amigos e vizinhos do feliz comprado passaram a exigir modelos semelhantes. as rodas maiores. cada mudança terá de ser apenas um modificação. E que parte dela poderia ser duplicada para começarmos a construir um motor? Mesmo que um acidente feliz levasse um motor de cortador de grama de uma fábrica vizinha para a fábrica de bicicletas. FUNÇÃO MÍNIMA Até agora. A motocicleta. Dadas essas condições. Vamos supor ainda que. pode ser uma precursora conceituai da motocicleta. A bicicleta. e a fábrica readaptou-se par transformar a mutação em característica permanente. por seleção natural. não dispararia na ocasião apropriada. aproveitando variações através de "modificações numerosas. ta como as mutações biológicas. por exemplo. uma bicicleta em motocí cleta através da acumulação gradual de mutações. colocasse um pedal no guidom ou ainda acresceu tasse raios extras nas rodas. não alcançaria a trava. e a mudança tem de melhorar a função da bicicleta. então. ligeiras" e. A evolução darwiniana requer precursores físicos. sucessivas. o que já sabemos. contudo. mas não de natureza física. Uma lista simples dos componentes da ratoeira é necessária. analisamos a questão da complexidade irredutível como um desafio à evolução gradual. com que o assento se tome mais confortável. Se a barra de retenção fosse muito curta. por evolução. Se a base fosse feita de papel. a partir de peças de bicicleta? Uma fábrica que produzisse bicicletas simplesmente não poderia produzir. transformar. se a fábric erroneamente aumentasse o tamanho de um parafuso ou diminuísse i diâmetro de uma porca. mas que. Dessa maneira. Se queremos conservar nossa analogi relevante para a biologia. em pequenas etapas. no entanto. Ninguén usaria um motor de popa ineficiente se conseguisse navegar tão bem o melhor com uma vela. o controle. O aparelho defensivo do besourobombardeiro não só depende de alguns componentes que interagem entre si. transmitindo força através de um eixo. Qual. mas se uma fábrica de bicicletas poderia evoluir e transformar-se em uma fábrica de motocicletas! A evolução não ocorre no nivel de fábrica. por exemplo. cujas células. em muito o dilema. identificáveis. mas até máquinas complexas que fazem que se espera que façam talvez não sejam muito úteis. mas no nível de parafusos e porcas. e o . a função mínima é de importância fún damental na evolução de estruturas biológicas. Uma vez que cada célula é uma malha entrelaçada de sistemas. a manutenção da arquitetura da célula. repetiríamos o erro de Francis Hitching se perguntássemos se estruturas multicelulares poderiam ter evoluído à moda gradual darwiniana. de uma quantidade muito grande de componentes. virtualmente. As células que secretam catalase são muito complexas. Ao contrário da complexidade irredutível (caso em que podemos enume rar as partes separadas). a mobilidade. A síntese. nossa história dawkinsesca sobre a evolução do besouro-bom bardeiro poderia ser arquivada ao lado da história da vaca que deu um sal! até a Lua. uma vez qu ela não funciona em nível apropriado à sua finalidade. é volume mínimo de hidroquinona que um predador pode provar? O quant de elevação da temperatura da solução ele notará? Se o predador não notass uma minúscula quantidade de hidroquinona ou uma pequena mudança n temperatura. mas o "ponto sensível à luz" com que Dawkins inicia sua argumentação é. A ratoeira feita de materiais impróprios não atenderia 54 A CAIXA PRETA DE DARWIN ao critério de função mínima. o que dize de cem? Ou mil? Não obstante. Os argumentos de Dawkins e Hitching não convencem porque eles nunca discutem o que está contido nos sistemas sobre os quais discordam. e impriminc rotação à hélice mas a hélice girava a apenas uma revolução por hor Trata-se de uma impressionante façanha tecnológica. Aprimeir é que a máquina não consiga realizar o trabalho. O desempenho pode ser impróprio por uma de duas razões. sem exceção. um órgão multicelular. Não só o olho é extremamente complexo. de imens complexidade. S uma revolução por hora é insuficiente para um motor de popa. em si. Isso seria equivalente não a perguntar se uma bicicleta poderia evoluir e transformar-se em motocicleta. às vezes. O motor funcionava suavemente queimando gasolina uma taxa controlada. A célula replicadora auto-suficiente "mais simples" ter capacidade de produzir milhares de proteínas diferentes e outras moléculas em ocasiões diferentes e em condições variáveis. queimar gasolina em uma lata próxima a uma hélice de modo algum a fa girar. como as células que produzem a hidroquinona e o peróxido de hidrogénio dependem.mínima: a capacidade de realizar um dado trabalho em circunstâncias fisicamente realistas. a função mínima é. Sistemas irredutivelmente complexos constituem sérios obs táculos à evolução darwiniana e a necessidade de função mínima agrav. a degradação a geração de energia. Dando um exempi suponhamos que o primeiro motor de popa do mundo foi projetado e esta sendo vendido. tomam a complexidade de uma motocicleta ou de um receptor de televisão insignificantes. A bioquímica demonstrou que qualquer aparelho biológico que envolv mais de uma célula (tais como órgãos ou tecidos) constitui necessariament uma rede intricada de muitos sistemas diferentes. Afinal de conta. para assim funcionar. Ainda assim. difícil de definir. a replicação. em todas as células e cada função requer a interação de numerosas partes. o reparo e a comunicação todas essas funções ocorrem. poucas pessoas comprariam essa máquina. Um casal que pescasse n meio de um lago em um bote com uma hélice de rotação lenta não chegari ao cais: correntes caprichosas na água e o vento tirariam o barco do curse A segunda razão porque o desempenho pode ser impróprio é se for meno eficiente do que se pode conseguir com meios mais simples. Nas últimas décadas. Alguns leitores talvez desejem ir resolutamente até o fim dessa parte. analisarei o que acontece quando cortamos um dedo e mostrarei que a simplicidade aparente da coagulação do sangue é de uma complexidade que engana. usada por algumas células para nadarem. podemos concluir o que já sabíamos que a ratoeira é fabricada como um sistema completo. dos componentes de muitos sistemas bioquímicos. um questionário de exame ao fim do livro. portanto. porque deseja convencer os leitores de que a evolução darwiniana é facílima de entender. ou a maioria. Mostramos sem dificuldade que uma ratoeira é irredutivelmente complexa e. passarei à maneira como as células transportam materiais de um compartimento subcelular para outro. Já sabíamos que uma motocicleta não era produzida inconscientemente por melhoramentos pequenos e sucessivos introduzidos em uma bicicleta. discutirei a arte da autodefesa no nível celular. mas ela é inerente ao argumento que pretendo formular. então ele é irredutivelmente complexo e podemos concluir que foi produzido como uma unidade integrada. examinarei uma estrutura fascinante. Após esse estudo. enfrentando muitos dos mesmos problemas com que o Federal Express se depara ao entregar encomendas. e também se uma função puder ser reconhecida. examinarei se o sistema discutido poderia ter-se desenvolvido gradualmente. Toma-se fácil. Máquinas são relativamente fáceis de analisar porque sua função e todas as suas partes. A fim de compreender os obstáculos à evolução. assim. . São os requisitos da relação estrutura-fünção em si que bloqueiam a evolução segundo o estilo darwiniano. onde estudarei o intricado sistema que a célula requer para fabricar um de seus "blocos de armar". a análise de objetos mecânicos simples é um tanto banal. Os sistemas que discuto são complexos porque contêm muitos componentes. No capítulo seguinte. denominada "cílio". como disse no prefácio. os argumentos de Hitching sobre a maravilhosa complexidade do besouro-bombardeiro facilmente se tomam irrelevantes. claro. cada parafuso e porca. Nos cinco capítulos seguintes. No Capítulo 6. mas apenas se todas as suas partes puderem ser enumeradas. Objetos mecânicos não podem se reproduzir e sofrer mutação como sistemas biológicos. bem como o que a comunidade científica diz sobre a possível evolução dos sistemas. Esforcei-me para tomar esses cinco "capítulos de exemplos" tão legíveis e agradáveis quanto possível. para compreender a complexidade temos de experimentá-la. Não discuto nenhum conceito esotérico peculiar à bioquímica nada que seja mais difícil que a ideia de "colar-se a alguma coisa" ou "cortar". Peço desculpas antecipadamente pela complexidade do material. Não há. Em princípio. Se um sistema requer várias partes estreitamente condizentes para funcionar. outros podem achar melhor apenas passar os olhos por ela e voltar a consultá-la quando estiverem prontos para absorver mais detalhes. discutirei alguns deles. Em todos os capítulos. Meu exemplo bioquímico final estará no Capítulo 7. porém. Richard Dawkins pode simplificar o quanto quiser. ao passo que a resposta de Dawkins nos satisfaz apenas até o ponto em que pedimos mais detalhes. os sistemas biológicos também podem ser analisados dessa maneira. temos de experimentar o amargor da complexidade. e não submeter sua memória a teste. Não obstante. a bioquímica moderna elucidou todos. Em contraste com órgãos biológicos. Por causa disso. são conhecidos e podem ser listados. segundo o estilo darwiniano. contudo. e uma análise simples nos mostra que é impossível fazer isso. As descrições detalhadas têm por único objetivo dar ao leitor uma compreensão da complexidade do sistema.músculo esfíncter que separa a vesícula coletora da câmara de combustão é um sistema de sistemas. verificar se qualquer dada parte é necessária à função do sistema. mas formular hipóteses de eventos comparáveis em uma fábrica imaginária demonstra que a mutação e a reprodução não são os principais obstáculos à evolução desses objetos. No Capítulo 3. porém. O primeiro passo na captação da energia do açúcar e sue transformação em uma forma que o corpo possa usar. bicicletas e naves espaciais. e quando a luz atinge nossa retina. mas sem uma forma geral bem definida Mas as cadeias de aminoácidos em outras palavras. Pode-se ver. a pele é constituída em grande parte por uma proteíní chamada colágeno. por exemplo. REMAR SEM PARAR proteínas Por mais estranho que possa parecer. por exemplo). sequência. No caso daqueles que querem conhecer apenas alguns detalhes como são os aminoácidos e quais os níveis da estrutura da proteína incluí um apêndice que os discute. que podem ter vários tamanhos. é provável que venha à mente a imagen de alguma coisa muito flexível. ao passo que A é pequeno. como as existentes nos nervos. As proteínas são as máquinas existentes nos tecidos vivos que constróem as estruturas e se encarregam das reações químicas necessárias à vida. Se queremos compreender a base molecular da vida. também diferentes. Uma sequência (ou corrente) de proteínas costuma ter algo entn cinquenta a mil elos de aminoácidos. que desempenham as muita. discutirei as máquinas moleculares que permitem que as células nadem e o leitor verá o que é preciso para que elas assim se movimentem. a proteína que atendi pelo nome de rodopsina inicia o processo da visão. e assim por diante são aconselhados a pegar um livro introdutório de bioquímica na biblioteca pública mais próxima. s para serina. Mas. temos de saber como funcionam as proteínas. é dadc por uma proteína catalisadora (conhecida também como enzima) denominada hexocinase. proteínas não sã( nada disso. como suas estruturas permitem que trabalhem com tanta eficiência. Proteínas são feitas encadeando-se quimicamente aminoácidos em um. No corpo de plantas ou animais vivos. tarefas necessárias à vida. mesmc com esse limitado número de exemplos. REMAR. uma dada proteína tem apenas um ou alguns usos a rodopsina não pode formar pele. e não de metal ou plástico. e assim por diante. Os que desejam conhecer todos os detalhes como elas são fabricadas. as máquinas moleculares variam de simples a muito complexas: máquinas mecânicas. mas são constituídas de un conjunto de apenas 26 letras. É claro que elas são feitas principalmente de proteínas. e assim por diante. a bioquímica moderna demonstrou que a célula é operada por máquinas literalmente. que elas são espantosamentf versáteis. em primeiro lugar. os bioquímicos freqüentement referem-se a cada aminoácido usando uma abreviação de uma única letn G para glicina. muito precisas. uma célula típica contém milhares milhares de diferentes tipos de proteínas. uma visão geral desses notáveis elementos bioquímicos será suficiente. contudo. alguns detalhes necessários. eletrônicas. Tal como suas equivalentes fabricadas pelo homem (ratoeiras. e acionadas a energia solar. Neste capítulo. como as que existem nos músculos. juntamente com os ácidos nucleicos. Não obstante. ao passo que l prefere óleo. l conduz uma carga positiva. w. s prefere se dissolvido em água. Para nossas atuais finalidades.PARTE II EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA REMAR. H para histidina. Ao pensarmos em uma corrente. geradoras de força. máquinas moleculares. Na verdade. elas representam um papel muito ativo. A maioria das pessoas pensa em proteínas como alguma coisa que se come. Cada posição na corrente é ocupadi por um dos vinte diferentes aminoácidos. Proteínas que trabalham numa célula dobram-se em estrutura. elas são come palavras. os diversos aminoácidos têm formas diferentes e propriedades química. e o colágeno tampouco pode interagi: bem com a luz. enquanto e conduz uma negativa. Todo. Nesse sentido. e essas podem ser bastante diferentes em tipos diferentes dl . Por isso mesmo. como as que realizam a fotossíntese. é grande. por exemplo. a enzima tem os aminoácidos exatamente posicionados para desencadear a reação química. puxando de várias maneiras o rádio e a uma. e dirigindo a mão para baixo e para dentro da água. dando à mão a forma de uma concha fechada. Depois de passar um bloqueador solar pelo corpo. fazendo com que os braços se ergam e girem. Com o objetivo de tomar as coisas tão simples quanto possível. em geral. das ações listadas acima. Pegando impulso da borda. molhamos com cuidado os dedões do pé. soa o apito e a turma jovem e cheia de energia enfim sai da piscina. corresponde à forma do elemento químico que tem como alvo. De modo geral. Quando se liga. e cada membro da equipe encarrega-se de apenas uma parte de uma tarefa mais vasta. dirigimo-nos a uma piscina próxima para fazer um pouco de exercício. Durante a braçada. nesse caso. não fazemos piruetas em cima de trampolins nem jogamos vôlei com os jovens. A bioquímica moderna surgiu há quarenta anos. impulsos nervosos viajam do cérebro para os músculos do braço. duas proteí nas diferentes) podem dobrar-se formando estruturas tão específicas i diferentes entre si quanto uma chave-inglesa e uma serra tico-tico. 62 A CAIXA PRETA DE DARWIN FIGURA 3-1 (NO ALTO) QUANDO DUAS PROTEÍNAS SE LIGAM ESPECIFICAMENTE. por exemplo. em um dia de verão. Os músculos que se contraem dão um puxão nos ossos. Duas diferentes sequências de aminoácidos (isto é. tipos de grupos de aminoácidos que permitem que a proteína funcioní (Figura 3-1). Devagar. os dois não se ligam. grandes progressos foram feitos para compreender exatamente como determinadas proteínas realizam determinadas tarefas. Se há um aminoácido positivamente carregado na primeira proteína. e assin por diante. o trabalho da célula necessita de equipes de proteínas. (EMBAIXO) para CATALISAR UMA REAÇÂO QUÍMICA. Quando. inicia-se . estimulando-os a se contraírem em uma ordem específica. Após a conclusão de cerca de metade. ela não consegue realizar seu trabalho. SUAS FORMAS SE ENCAIXAM DE MODO QUASE PERFEITO. ligar-se especificamen te a uma segunda proteína e. Se a forma de uma chave-inglesa ou de uma serra tico-tico é muito empenada. após uma longa espera. vamos nadar. com muito esforço. É a forma da proteína pregueada e o posicionamento exato dos diferente. A força do braço e da mão na água nos impele para a frente. Se é trabalho de uma proteína catalisar uma reação química. Por não ser respeitável. deitamo-nos em uma toalha para ler o último número do Nucleic Acids Research e esperamos a hora em que começa o período permitido a adultos para começarmos a nadar.proteínas. No mesmo momento. suas formas devem se ajustar comi EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 61 uma mão à luva. nadando Suponhamos que. Impulsos nervosos sucessivos fazem com que outros músculos relaxem e se contraiam. A TESOURA REPRESENTA GRUPOS NA PROTEÍNA QUE CORTARÃO QUIMICAMENTE UMA MOLÉCULA ESPECÍFICA. se a forma da proteína é empenada. Agora. REPRESENTADA PELA FORMA EM COR MAIS CLARA. afundamos o resto do corpo na água espantosamente fria. neste livro nos concentraremos em equipes de proteínas. a forma da enzima. Limitamo-nos a nadar de um lado para o outro. Desde então. de outra maneira. U MA ENZIMA POSICIONA GRUPOS PRÓXIMOS AO ELEMENTO QUÍMICO QUE LIGA. De igual maneira. é melhor que a segunda tenha um aminoácido de carga negativa. quando a ciência começou a compreender o que são as proteínas. digamos um aminoácido positivamente carregado atrai outro de carga negativa quando aminoácidos que preferem óleo se reúnem para excluir a água quando grandes aminoácidos são expulsos de pequenos espaços. O pregueamento é feito de forma automática quando. a ferramenta não funciona. completando uma braçada. outros músculos apertam os ossos de nossos dedos. É tarefa de uma proteína. passamos um braço sobre a cabeça e o mergulhamos na água. mas pelo menos é agradável até que o apito soa de novo e somos bombardeados pelas bolas dos desrespeitosos garotos. a capacidade de boiar não é a mesma coisa que a de nadar. não podemos ver para onde estamos indo. assim. causam falha imediata do sistema. a grande região de nosso corpo em volta da cintura tem uma densidade menor que a da água e. O nado de costas utiliza a maioria dos mesmos músculos usados no nado livre. boiar exige apenas que um objeto seja menos denso que a água. Na historinha acima. sentimos uma queimação nos pulmões. Dentro de nossos membros flácidos. seguidas de longos períodos de repouso. agora. com os músculos funcionando mal. podemos nadar com os olhos abertos ou fechados. e sem que saibamos disso. as coisas começam a escurecer. em primeiro lugar. impulsos nervosos tentam provocar os movimentos necessários para que possamos nadar. e permite respirar sem ter de coordenar os músculos do pescoço com todos os outros. mas. como o indivíduo que bóia simplesmente é levado pela corrente. Nadar. Freneticamente. notamos que está ficando mais difícil pensar. No fim. Um sistema localizador de direção (como a visão) também é útil para a natação. Não requer atividade. impulsos nervosos viajam para os músculos das pernas. e. Relaxamos e permanecemos imóveis. dessa vez com os ossos e músculos do braço esquerdo. Mostra também que a eficiência pode ser aumentada acrescentando-se sistemas auxiliares ao equipamento básico de natação. a última cena. Também achamos difícil coordenar a virada da cabeça para dentro da água e para cima com os demais movimentos necessários à natação. porém. Mas. não é. EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 63 fazendo com que esses se contraiam e relaxem de forma rítmica. Antes de desmaiarmos e passarmos pela humilhação de ser retirados da água por uma salva-vidas. requer energia. Ah. O exemplo da piscina mostra o que é necessário para nadar. nos mantém flutuando. Esses movimentos usam os músculos das pernas e nos proporcionam o exercício que queremos. Mas havíamos nadado sete metros antes de acabar o oxigénio. Após alguns minutos. músculos com cãibras. resolvemos simplesmente boiar. aproximamo-nos demais do jogo de vôlei e somos atingidos na cabeça pela bola errante de uma cortada. Sem oxigénio para metabolizar combustível. mesmo que estejamos de olhos abertos. poderíamos nadar de costas durante algum tempo e ainda avançar na água. Cortando a água à velocidade espantosa de três quilómetros por hora. Estudando. decidimos nadar de costas. porém. ficamos de pé em um metro e vinte de água e notamos que estamos apenas a uns sete metros da borda. Após um ou dois minutos flutuando. Acabamos saindo do curso. Passamos o resto do período permitido a adultos boiando serenamente na parte funda da piscina. Por sorte. eles logo ficam sem alimentação e deixam de funcionar com eficiência. a incapacidade de perceber o ambiente poderia resultar em acidentes. impedindo que impulsos nervosos conscientes viajem para as regiões distantes do corpo. Simultaneamente. porém. Para contornar o problema de respiração. A capacidade de flutuar de manter uma parte do corpo fora da água sem esforço ativo com certeza é útil. e depois boiámos em pé na água por algum tempo antes .um ciclo semelhante. contudo. nossos músculos raramente usados mantêm à disposição combustível suficiente apenas para curtas explosões de atividade. Durante o exercício muito prolongado. a mesma coisa que a capacidade de nadar. A fim de nos afastar dos pesarosos jogadores de vôlei. puxando os ossos da perna para cima e para baixo. sim esquecemos de respirar. nossas pernas são tão inúteis quanto uma ratoeira com uma mola quebrada. Permite também respiração fácil e visão clara. as cãibras relaxam. Mas. inúteis. mexendo as pernas em pé na extremidade profunda da piscina. nosso cérebro começa a parar. Essa atividade não nos exercita muito. é claro. Diziam que o presidente Ford não conseguia caminhar e mascar chiclete ao mesmo tempo. Não obstante. paramos. aparecem cãibras nas pernas. Sem os membros. O requisito final é que haja uma conexão entre o motor e a superfície que proporciona a remada: nos seres humanos. No capítulo anterior. Mas a complexidade adicional é muito frequente. Se a barra fosse muito curta. o tamanho e a eficiência do sistema de reserva de combustível não fazem parte do próprio sistema de nadar. temos de verificar cada uma das outras partes para saber se elas são necessárias ao funcionamento do sistema. a mola. A cauda do peixinho é a superfície de remo. um sistema de natação sem remo. seja transmitida à hélice. altemadamente. ou sem algum substituto. Se o músculo for paralisado não há motor eficaz. E se. No nível orgânico nos seres humanos. mas. o músculo ainda poderá contrair-se. a ratoeira seria um fracasso. na verdade. Ao contrário dos olhos do nadador. ainda é preciso outra coisa. Quando um sistema na vida real tem mais do que o número teoricamente mínimo de partes. esses sistemas são irredutivelmente complexos.-mesmo que as partes tenham o tamanho e a resistência correios e sejam compatíveis. ou a mola leve demais.das cãibras começarem. dessa maneira. Da mesma maneira. além da cauda. Assim. por exemplo. Por precisarem de várias partes para trabalhar. Embora certamente afetem a distância que podemos cobrir. Um navio movido a hélice tem todos os tipos de engrenagens e eixos que redirecionam a energia do motor até que ela. o motor é o músculo da perna ou do braço que. toma-se impossível ao homem nadar. . o conectar ou o motor poderão sofrer tensão e quebrar quando em movimento. mesmo contendo todas as peças necessárias o martelo. Também tem de ser regulado para desenvolver a velocidade apropriada: lenta demais. ao contrário. o motor ou a ligação o peixinho não vai a lugar componentes nenhum. e í. Se for separado de um osso. podemos concluir que um dos requisitos para nadar é um remo. O peixinho de brinquedo de minha filha tem. Usamos as mãos e os pés para entrar em contato com a água e empurrá-la. o corpo na direção oposta. Se falta um dos o remo. partes do sistema e retirá-las faria com que todo o conjunto parasse. Exemplos mecânicos de sistemas de natação são fáceis de se encontrar. mas se sua superfície for pequena demais. Uma simples lista de peças mostra o mínimo absoluto de requisitos. Tal como a ratoeira sem mola. O requisito adicional a neces. motor ou conectar estará fatalmente incompleto. mola e barra de ligação. explicamos que uma ratoeira. Vejamos agora os requisitos mecânicos para nadar. movendo. rápida demais. mesmo que tenhamos as partes certas de um sistema de natação. essas são as áreas dos ossos às quais os músculos aderem. movendo-se de modo um tanto desajeitado dentro da banheira. e o nadador não obtém fisicamente o progresso necessário. por exemplo. e nadar toma-se impossível. Outro é um motor. por fim. como não move o osso. que são separados do sistema de natação em si. as peças de um sistema de natação precisam ser compatíveis para desempenhar pelo menos uma função mínima. essas engrenagens extras são. l Mas. Quando um atindivíduo que não sabe nadar cai na água. ou uma fonte de energia que disponha de combustível suficiente para durar pelo menos vários ciclos. O motor precisa ser forte o bastante para mover o remo. sidade de controlar o ritmo e a direção das remadas é mais fácil de observar ïno exemplo de um nadador do que no caso de um barco a remo. a natação ativa seria inteiramente impossível. várias engrenagens que transmitem força da barra para a cauda. ele bate impotente os braços e as 66 A CAIXA PRETA DE DARWIN . o conectar ou o remo podem quebrar. O remo é necessário. a trava e a barra de retenção poderia não funcionar. Minha filha mais nova tem um peixinho de brinquedo acionado a corda que agita a cauda. se contrai e relaxa. O leitor deve manter em mente que estamos discutindo apenas as partes comuns a todos os sistemas de natação até os mais primitivos. a base. talvez o barco não se desloque o suficiente no tempo pretendido. a superfície do remo for muito grande. a mola enrolada é a ! EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 65 fonte de energia transmitida por uma vareta de ligação. as células estacionárias que revestem o trato respiratório têm. Até mesmc um nadador iniciante como minha filha mais velha. inserida na forma e conectividade do remo. Essa ação remove pequenas partículas estranhas tal como fuligem . Q O cílio consiste de um feixe de fibras revestido por uma membrana. examinaremos a estrutura do cílio. Quando fotografias de alta qualidade são examinadas com atenção. No implacável mundo da natureza. cada uma delas. Em curtas palavras. mas não a coordenação do ritmo. A maioria dos leitores provavelmente achará mais fácil seguir a análise consultando com frequência a Figura 3-2. o barco s. Exames posteriores revelam que um dos anéis é constituído de treze filamentos individuais. . ns verdade. empurrando e água na direção correta. Os bastões são denominados microtúbulos. com uma sincronização correia. cada um dos nove microtúbulos externos de um cílio é constituído de um anel de dez filamentos fundido com outro de treze.1 A membrana ciliar (pense nela como uma espécie de cobertura de plástico) é um crescimento da membrana da célula. Esse argumento. é formado por dez filamentos. Nas páginas seguintes. Mas células nadam? Se nadam. não fazendo maior progresso do que se apenas flutuasse. Um navio nãc bate a hélice de forma desordenada. parece um cabelo e bate como se fosse um chicote Se uma célula dotada de cílio pode se mover em um líquido. um organismo que despendesse energia batendo inutilmente na água não teria vantagem alguma sobre outrc que apenas flutuasse ao seu lado. flutuando com a corrente na direção do golfo do México Uma hélice com lâminas cravadas em diferentes ângulos revolveria a águr mas não poderia levar o barco em qualquer direção determinada. usa cílios pars nadar. ligado ao primeiro. de tal modo que o interior do cílio é ligado ao interior da célula. induz a erro. no entanto. A natureza usa os cílios para ambos os trabalhos. o cílio move a célula de modo muito parecido ao de um remo movendo um bote. que sistemas usam para isso? Serão elas. que são acidentalmente inaladas e ficam presas no muco. eu termos aproximados. A aparent facilidade com que um sistema mecânico pode remar em comparação com as dificuldades de um indivíduo que não sabe nadar é uma ilusão O engenheiro que projetou o sistema "treinou-o" para nadar. e a sincronização e direção de um barcc a remo são suaves e regulares desde o começo. nota-se que cada um dos nove microtúbulos consiste na verdade de dois anéis fundidos. O grande numere de cílios bate em sincronia de forma muito parecida com remos operados EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 67 por escravos nas galeras romanas para empurrar muco até a garganta e daí para fora. Em contraste. como o barco a vapor do Mississippi: irredutivelmente complexas? Poderiam ter evoluído de forma gradual? Algumas células nadam usando um cílio. A capacidade aparentemente posta em ação sem esforço é. ela não s mantém paralela à superfície da água e sempre conserva a cabeça levantada Sistemas mecânicos não apresentam esses problemas. Se eli está presa no meio de uma camada de outras células. por exemplo. que está aprendem a dar braçadas afunda rapidamente se o papai não a segurar. Microscópios ópticos mostraram finos cabelos em algumas células. e depois de um lado para i outro. vemos nove estruturas semelhantes a bastões em tomo da periferia. O cílio é uma estrutura que. Em vez de fazer um passeio turístico pelo Mississippi. rotor e motor do barco. O esperma. O outro anel. mas a descoberta dos detalhes liliputianos dos cílios teve de esperar pela invenção do microscópio eletrônico. Suponhamos que a lâminas fossem fixadas em ângulos diferentes e que o rotor se movess primeiro para a frente e em seguida para trás.pernas. Quando um cílio é cortado transversalmente e a extremidade cortada é examinada por microscopia eletrônica. moveria à deriva. várias centenas de cílios. Sm braçadas são adequadas. o cílio que bate move o líquido por cima da superfície da célula estacionária. Imagine um barco a vapor no qual as pás do remo não fossem fixada corretamente em volta de uma estrutura circular. a tubulina o "tijolo" que forma as chaminés automaticamente se reúne para formar microtúbulos. a temperatura está dentro de certos limites e quando a concentração de cálcio é exatamente correta). Como analogia. QUE "CAMINHA" SUBINDO POR UM MICROTÚBULO VIZINHO. A ESTRUTURA DE ANEL ÚNICO DOS MICROTÚBULOS CENTRAIS. DE LIGAÇÃO FLEXÍVEL. É CONVERTIDO EM UM MOVIMENTO ENCURVADO PELA PROTEÍNA NEXINA. As forças que congregam as tubulinas são muito parecidas com as que dobram a proteína individual em uma forma compacta: cargas positivas atraem cargas negativas. . Na célula.256. a quarta na extremidade da terceira.Experimentos bioquímicos mostram que os microtúbulos são constituídos de uma proteína denominada tubulina. são chaminés isoladas. se o atum da marca x não tem fundo chanfrado. p. em uma só peça. Uma terceira tubulina pode. uma vez que o fundo da lata é chanfrado e do mesmo diâmetro do topo de borda reta. fig. AS PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO E O MOTOR DE DINEÍNA. Braço externo da dineína Braço interno da dinelr» Nexina Subfibra B SubfibraA :amiseta central microtúbulos. no entanto. Eles também são microtúbulos. feita de tijolos de tubulina. em seguida. cc ponte de conexi Membrana plasmi Raio radial Cabeça do raio Curso da energia Parte superior extraídade Voet and Voet. Em vez de serem chaminés duplas. pense no empilhamento de latas de atum. acoplar-se à extremidade da segunda molécula. cada uma delas constituída de treze filamentos de tubulina. Fotos tiradas por microscopia eletrônica mostram ainda dois bastões no centro do cílio. 34-77. de modo que as duas se colam. Se duas latas de atum são empilhadas com as faces superiores se tocando. Quando as condições no interior da célula são apropriadas (quando. e não na ordem de cima para baixo. No supermercado onde minha família faz compras. porém. moléculas de tubulina se juntam como se fossem tijolos para formar uma chaminé cilíndrica. (EMBAIXO) O MOVIMENTO DESLIZANTE INDUZIDO PELA DINEÍNA. Se a pilha receber uma leve batida. aminoácidos oleosos se contraem para expulsar a água. as latas são arrumadas de forma que uma se encaixa perfeitamente à outra. e assim por diante. que parece uma chaminé dupla.1. e assim por diante. Reproduzido com perm issão. molécula de tubulina tem uma superfície que é complementar à extremidade oposta de uma segunda molécula de tubulina. Cada um dos nove bastões externos é um microtúbulo. elas não podem ser empilhadas com segurança e bastará uma batida casual para deslocá-las de posição. as latas continuam na mesma posição. Além disso. Uma extremidade da 68 A CAIXA PRETA DE DARWIN FIGURA 3-2(NO ALTO) SEÇÃO TRANSVERSAL DE UM CÍLIO MOSTRANDO A ESTRUTURA DO ANEL DUPLO FUNDIDO DOS MICROTÚBULOS EXTERNOS. por exemplo. mas os instantâneos em si não dariam um.ele não pode ser empilhado com segurança porque suas latas não têm superfícies suplementares. Análises bioquímicas revelaram que essas projeções contêm uma proteína chamad. Afinal de contas. mas oferece. no lado oposto exato. que fossem complementares a reentrâncias localizadas quase. são necessários feixes de microtúbulos. temos de desmontá-la e remontá-la. Assim. No caso da maioria delas. Há uma boa razão para esse fato: os microtúbulos têm várias tarefas a realizar na célula. Embora a tubulina tenha a capacidade de se associar e formar microtúbulos. vário. porém. fornecendo energia ac movimento mecânico. A dineína é membro da classe de proteínas motores. A associação de moléculas de tubulina é muito mais específica que o empilhamento de latas de atum. A primeira pista vem de cílios isolados. Desse modo. Ampliando nossa analogia do atum. e dez reentrâncias no fundo que se ajustam com perfeição às posições das projeções no topo. ideia clara de como as diferentes partes geram a função. externo. com uma sacudida vigorosa. contudo. com nossas latas de atum (depois de misturar bem nossas metáforas). denominada cabeça do raio. braço externo e braço interno. uma estrutura semelhante a uma chaminé. parando em vários pontos para verificar se a função foi restaurada Talvez nem mesmo isso. de cada um dos microtúbulos duplos projeta-se um raio radia na direção do centro do cüio. realizar um dado trabalho. respectivamente. elas acabariam por dar uma volta e formar um laço fechado. Duas outras projeções adornam cada microtúbulo periférico. finalmente. Q Conhecer a estrutura de uma máquina complexa e saber como ela funcion. suponhamos que também tivéssemos várias projeções saindo de um lado da lata. Para outras (incluindo o movimento ciliar). Poderíamos abrir o capo de um carro e tirai fotos do motor eternamente. a menos que reunidos propositadamente em feixes par. são necessários microtúbulos isolados. de fato. seja bom pensar na tubulina como uma lata de atum com dez curtas proj ecoes em forma de agulha distribuídas sobre a superfície superior. vez. Em fotografias de cílios tiradas com microscópios eletrônicos. poderíamos juntar as latas lado a lado e. por isso mesmo. estes não se juntam sem auxílio de outras proteínas. nexina liga cada microtúbulo duplo. A sacudida quebra por completo as pró . Empilhando laços sobre laços construiríamos. como os pequenos bastões de um jogo df apanhar varetas. dineína. na célula há milhares de proteínas diferentes e a tubulina tem de ter certeza de que se associa apenas a outras tubulinas e não a qualquer proteína que apareça. os microtúbulos exis70 A CAIXA PRETA DE DARWIN tem de forma individual. uma vez que os orifícios não ficavam exatamente na frente das projeções. Q Experimentos desse tipo deram indícios aos bioquímicos sobre come funciona o cílio. Em última análise se queremos saber como uma coisa funciona. o conhecimento prático sobre quais compo nentes têm importância decisiva. forneça uma ideia clara de como a máquin. mas não de todo. qu funcionam como minúsculos motores na célula. A estratégia básica da bioquímica nestf século tem sido desmontar sistemas moleculares e tentar montá-los outr. Essa estratégia gerou imensos insights sobre as operações que ocorreu na célula. ao que está a seu lado. denominadas. Finalmente. opera. Talvez. A estrutura termina em uma massa arredondada. uma proteína chamad. A natureza fo muito gentil ao permitir que os cílios possam ser separados das célula. Há uma proteína que serve de pontt aos dois microtúbulos centrais isolados que se encontram no centro do cílio Além disso. nenhuma lata de atum poderá ser empilhada acidentalmente com qualquer outro tipo de lata. quando acrescentássemos mais latas. diferentes tipos de conectares podem ser vistos amarrando os microtúbulos individuais (ver Figura 3-2). Nesse caso. são dois assuntos diferentes. não-associados. uma vez que alguma coisa tinha de mover os microtúbulos individuais. nesse momento ausente. este fica paralisado. Quando os conectares flexíveis de nexin' . Na realidade. o movimento de deslizamento foi convertido em movimento de curvatura. ou talvez entrasse em rigor mortis.jeções. vamos traduzir essa analogia eu termos bioquímicos. Há enzimas (denominadas proteases) que têm a capacidade de mastigar outras proteínas. em vez de se dobrar. a protease corta rapidamente os conectares de nexina na borda da estrutura. Em vez disso. Ao lhe ser fornecida energia bioquímica. Se os cílios são despidos de sua membrana e. A reposição de nova dineína nos cílios endurecidos permite que o movimento se reinicie. os dói microtúbulos começam a deslizar um pelo outro. como aconteceu quando os braços de dineína foram removidos. ao contrário das demais proteínas do cílio. Eles continuaram a deslizar até que o comprimento do cílio aumentou em quase dez vezes. desenrolou-se rapidamente. em seguida. os conectares de nexina não são dobrados com firmeza. Agora. a protease pode cortá-las tão rápido quanto uma tesoura corta uma tira de papel. se sedimenten mais rapidamente do que as pequenas e leves). podemos obter um. impedem que os microtúbulos vizinhos deslizem mai do que uma pequena distância. decompondo-as em aminoácidos. Esse resultado demonstra que o motor necessário para acionar o movimento ciliar encontra-se no próprio cílio e não no interior da célula. Os microtúbulos individuais começaram a deslizar um pelo outro. Dessa maneira. Outros experimentos forneceram ainda mais pistas. Dessa maneira. E porque são frouxas. Quando isso acontece. Os braços de dineína em um microtúbulo se ligan a um segundo microtúbulo. Imagine várias chaminés feitas de latas de atum que são mantidas bem juntas. mas o resto do cílio permanece intacto. À medida que as chaminés deslizam uma peL outra. os bioquímicos concluíram que o motor estava funcionando. Na ausência da nexins eles continuariam a deslizar até se separarem. Quando uma pequena quantidade de protease é adicionada por um curto período de tempo a uma solução que contém cílios. a tensão do fio faz com que as chaminé se curvem. pesadas. O braço-moto empurra a segunda chaminé para baixo. flexíveis. porém. O restante do cílio permanece intacto. Em purrando mais o braço-motor. Avista desse resultado. O que a remoção dos conectares provocaria? Talvez o cílio funcionasse muito bem sem eles. o cílio. os fios frouxos começam a se esticar e a se tomar retesados. (A protease corta proteínas firmemente dobradas com a mesma velocidade que uma tesoura corta um livro fechado. vizinho. Os elos cruzados d proteína. As chaminés são ligadas por fios frouxos Acoplado a uma chaminé há um pequeno motor com um braço que si estende e segura a lata de atum de uma chaminé vizinha. são correntes frouxas. parece que o motor do cílio está contido nos braços da dineína. EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 71 solução de cílios puros em um tubo de ensaio. como os segmentos de uma antena de rádio deslizam um pelo outro quando ela é aberta. Concluíram também que os conectares de nexina são necessários para manter o cílio integral quando ele tenta se dobrar. eles baterão em uma forma característica de chicotada. Essas pistas resultaram em um modelo da maneira como funciona o cílio (ver Figura 3-2). abastecidos com uma forma química de energia denominada atp. fazendo com que ela deslize par o outro lado da primeira. como se em rigor mortis. Imprimindo-se um movimento rotativo de alta velocidade i solução (o que faz com que partículas maiores. e a dineína usa a energia biológic do atp para "andar por cima" do vizinho. não ocorreu nada disso. o cílio sem conectar fez algo inteiramente inesperado. O motivo pelo qual a protease ataca com rapidez os conectares é que. A pista seguinte é que se (através de macetes bioquímicos) os braços de dineína são removidos.) As proteases permitiram aos bioquímicos descobrir como o cílio funcionaria sem conectares de nexina. Os microtúbulos são os remos. Para começar. Àmedida qu a dineína continua sua caminhada. Podemos por conseguinte. eles quase sempre podem tecer | na história para obter qualquer estrutura biológica que se possa desejar. Ten' temos. Ele também precisa de conectores para empurrar os filamentos vizinhos. [ue fornecem a força necessária para mover o sistema. Embora | possam pensar em outras possíveis rotas evolutivas que passariam dêspercebidas a outras pessoas. Se falta um parafuso ou porca : molecular. não pode. D outra maneira. Depois . proteínas motrizes participam de outras funções da célula. como se fossem vigas mestras. ignorar detalhes relevantes e. gradual. a continuação da caminhada da dineína fa com que os conectares de nexina puxem os microtúbulos. De mesmo modo que uma ratoeira não funciona a menos que todas as suas partes constituintes estejam presentes. eles tendem também a ignorar detalhes e r abstáculos que poriam por terra seus cenários. Sabe-se que elas viajam ao longo dos microtúbulos. O cílio é um membro dessa classe s sistemas de natação. a tensão aumenta. Um argumento svolutivo indireto poderia sugerir que. í im última análise. l sse talento pode ser valioso. Não depende do fato do sistema ser maior ou menor. um motor ou fonte de energia.2 A complexidade do cílio e de outros sistemas de natação é inerente à irópria tarefa. Que componentes são necessários para que um cílic funcione? O movimento do mesmo certamente exige microtúbulos. vários componentes são lecessários. não haveria filamentos para deslizar. Dessa maneira. de modo que o movimenti deslizante induzido pela dineína é convertido em movimento de curvatura. leva à sua criação. são | [isados como meros suportes estruturais. o microtúbulos são relativamente flexíveis.são alongados até seu limite. Q Passemos agora em revista as atividades dos cílios e consideremos c que elas implicam. se tem |ue mover uma célula ou um navio: para remar. vários microtúbulos «e juntaram. cuja superfície entra «n contato com a água e a empurra. Além disso. uma ï tlistória evolutiva do cílio tem de imaginar uma rota tortuosa. A questão é: De que maneira surgiu o cílio? *lguns biólogos evolucionistas como Richard Dawkins têm uma . portanto. todos : as "detalhes" assumem importância crítica. conectares e motores. Dado um ponto de partida. ek precisa de um motor. no nível molecular. o movimento ciliar simplesmente não existe na ausência de microtúbulos. em algum ponto. usanio-os como pequenas estradas para ir de um ponto a outro. concluir que o cílio é de complexidade irredutível uma enorme chave-inglesa jogada em sua presumida evolução gradua darwiniana. Sendo o cílio irredutivelmente com' olexo. Aciência. Todas essas peças sãc necessárias para realizar uma única função: o movimento ciliar. talvez para reforçar alguma forma particular de célula. nenhuma rota direta. transmitindo a força do motor de um microtúbulo para eu vizinho. em geral. convertendo o movimento de deslizamento em movimento de curvatura e impedindo que a estrutura desmorone. O fato de o cílio ser irredutivelmente complexo não deve nos surpreendei Vimos neste capítulo que um sistema de natação requer um remo que façi mtato com a água. todo o sistema pode ruir. microtúbulos existem em muitas células e. aaginação fértil. para sustentar a forma da célula. Além disso. Por sorte. Todos os sistemas que se movem por ação de remo variando do sixinho de brinquedo de minha filha à hélice de um navio fracassam i um dos componentes está ausente. e um conectar para ligar 3 dois. contudo. Os braços de dineína são os motores. ou os microtúbulos do cílio permaneceriam duros e imóveis. usando partes preexistentes da célula. talvez S idaptando partes que foram usadas primeiro para outras finalidades. Os braços de nexina ao os conectares. mas é uma faca de dois gumes. imaginar uma rota indireta plausível para o cílio. enquanto elas estivessem sendo feitas. Essas peças.! lisso. a quantidadf de proteínas motoras provavelmente não seria suficiente para movê-lo Ainda que o cílio se movesse. aproteínamotriz. eles ocorrem . Até mesmo os médicos is estudam. no entanto. Uma proteína motora não controlada. Se aí não ficasse. A proteína que sofreu mutação e que. a lanifestação das muitas codificações separadas de genes para seus comonentes absorve a mente de biólogos moleculares. a batida interna poderia desintegra a célula. ao ligar-se a microtúbulos separaria o que deveria estar bem junto. Cell. Poderíamos imaginar . se ligou a microtúbulos. Centenas de outras dificuldades teriam de ser superadas antes que um cílio incipiente fosse um melhoramento para a célula. E se ela de fato se movesse. exatamente? Suponhamos. Nas últimas déadas. uma peça de metal (para servil como martelo) na forma de uma alavanca. e os dos pulmões colam-se uns aos )utros na doença genética denominada fíbrose cística. Biochemistry. podemos ter uma tábua de madeira velha (para a plataforma. Suas funções anteriores as teriam tomado impróprias para quase qualquer novo papel como parte d( um sistema complexo. No caso do cílio. uma agulha de cerzir para segurai a barra. O cílio não ficaria de forma algum. provavelmente dez mil trabalhos foram publicados a respeito dos cílios. e muitas outras. na superfície da célula. Outros pequenos movimentos teriam produzido gradualmente o cílio que encontramos em células modernas. por acaso. bloquearia sue função como "estradas" para transporte. seria um movimento nã( controlado que utilizaria energia e não corresponderia a qualquer neces sidade da célula. Um conectar que reforçasse os feixes de microtúbulos como supor tes estruturais tenderia a toma-los rígidos. detalhes de importância crítica. Journal of Molecular Biology. porque os cílios são medicinalmente importantes. e uma tampinha metálica de garrafa. ao contrário do conectar flexíve de nexina. as partes não poderiam funcionar como ratoeira. Nature. não poderiam formar uma ratoeira funciona! sem modificações excessivas e. um curso desajeitado não moveria neces sariamente a célula. a mola de um velho relógio de corda. A pergunta que temos de fazer a respeito desse cenário indireto é uma com a qual os biólogos têm pouca paciência: Como. uoquímicos. que julgamos poder usar come trava. O controle de seu tamanho e estrutura interessa . ov base). que normalmente viajava pêlos microtúbulos. ajudasse o organismo a sobreviver. Uma rápida busca iletrônica na literatura profissional mostra mais de mil trabalhos publicados los últimos anos que têm a palavra cílio ou outras semelhantes no título. ocasionando um leve movimento de curvatura que. mas. encontramos problemas análogos. por exemplo. de alguma maneira. Por mais fascinante que esse cenário possa parecer. a dinâmica de seu curso de energia fascina biofísicos. Uma proteína que reunisse microda mesmí túbulos de forma aleatória desorganizaria a forma da célula maneira como a forma de um prédio seria desorganizada instalando-se cabos que acidentalmente juntassem vigas mestras que sustentam o edifício. O cílio é uma estrutura fascinante e tem deixado intrigados cientistas di diversas disciplinas. Na garagem. Havendo uma literatura tão vasta sobre o assunto tendo em vista o nteresse que desperta em tantos campos e levando em conta a declaração epetida de que a teoria da evolução constitui a base da biologia moderna . Proceedings of the ational Academy of Sciences. mesmo que estivesse na superfície da mesma. porém.m alguns microrganismos infecciosos. foram ignorados. seria de se esperar que a evolução do cílio fosse tema de uma grande juantidade de trabalhos na literatura profissional. surgiram trabalhos sobre tópicos correlatas em quase todas as principais 'evistas de bioquímica. poderia | er adquirido por acaso a capacidade de empurrar dois microtúbulos vizinhos. incluindo Science. que queremos fabricar uma ratoeira. Journal ofBiological Chenistry. ambém que, embora certos detalhes talvez fossem mais difíceis de explicar io que outros, a ciência como um todo teria uma boa ideia de como o cílio ivoluiu. Os estágios intermediários através dos quais provavelmente pasou, os problemas que teria encontrado nos primeiros estágios, as possíveis otas para contornar esses problemas, a eficiência de um suposto cílio ncipiente como sistema de natação todos eles teriam sido, com certeza, ismiuçados por completo. Nas duas últimas décadas, contudo, apenas dois artigos tentaram sugerir um modelo para a evolução do cílio que levava em conta considerações mecânicas reais. Pior ainda, os dois trabalhos discordam até mesmo sobre a rota geral que tal evolução poderia ter tomado. Nenhum dos dois discute detalhes quantitativos cruciais ou os possíveis problemas que rapidamente fariam com que um dispositivo mecânico como um cílio ou uma ratoeira se tornassem inúteis. O primeiro trabalho, de autoria de T. Cavalier-Smith, foi publicado em 1978 na revista BioSystems.3 O trabalho não tenta apresentar um modelo realista, quantitativo, nem mesmo para uma única etapa no desenvolvimento do cílio em uma linhagem celular que inicialmente não o possuía. Em vez disso, descreve o que o autor imagina terem sido eventos importantes ao longo do caminho para a formação do cílio. Esses passos imaginários são descritos em frases como "flagelos [cílios longos com frequência recebem o nome de "flagelos"] são tão complexos que sua evolução deve ter implicado numerosos estágios"; "Afirmo que, inicialmente, os flagelos não precisariam ser móveis, mas que foram prolongamentos esguios de células"; "organismos evoluiriam com uma grande variedade de estruturas axonemais" e "é provável que os mecanismos de fototaxia (movimento em direção à luz) tenham evoluído simultaneamente com os flagelos". As citações acima dão uma ideia das confusas descrições verbais caraccálculo terísticas da biologia evolutiva. A falta de detalhes quantitativos ou estimativa bem informados, baseados em uma suposta estrutura intermediária de quanto uma dada mudança teria melhorado a capacidade ativa de natação de um organismo toma essa história toda inteiramente inútil para compreendermos como o cílio poderia de fato ter surgido. Mas deixem-me logo acrescentar que o autor (um conhecido cientista, que deu muitas contribuições importantes à biologia molecular) não pretendia que o trabalho fosse considerado como a apresentação de um modelo realista. Ele estava apenas tentando ser provocador. Tinha esperança de atrair outros especialistas com a promessa de seu modelo, por mais vaga que fosse a elaboração deste e estimulá-los a realizar algum trabalho para prover de carne o esqueleto despojado. Provocações desse tipo podem prestar um serviço importante à ciência. Infelizmente, desde então, ninguém construiu coisa alguma sobre o modelo. O segundo trabalho, escrito nove anos depois por um cientista húngaro chamado Eõrs Szathmary e publicado também na BioSystems, assemelhase de muitas maneiras ao primeiro.4 Szathmary defende a ideia, que teve Lynn Margulis como paladina, de que os cílios surgiram quando um tipo de bactéria nadadora chamada "espiroqueta" ligou-se acidentalmente a uma célula eucariótica.5 A ideia enfrenta a grande dificuldade de as espiroquetas se moverem graças a um mecanismo (descrito adiante) que é muito diferente do usado pêlos cílios. A sugestão de que uma evoluiu e se transformou no outro assemelha-se à proposta de que o peixinho de brinquedo de minha filha poderia se modificar, um passo darwiniano após outro, e transformarse em uma barca do Mississippi. A própria Margulis não está interessada em detalhes mecânicos; contenta-se em procurar semelhanças gerais em alguns componentes dos cílios e dos sistemas natatórios bacterianos. Szathmary tentou ir um pouco adiante e, na verdade, discutiu dificuldades mecânicas que teriam de ser superadas em um cenário dessa ordem. Inevitavelmente, porém, seu trabalho (tal como o de Cavalier-Smith) é uma mera pintura verbal, que apresenta à comunidade científica um modelo cru para trabalho posterior. Ele também falhou em provocar tal trabalho expe- rimental ou teórico, seja de parte do próprio autor ou de outros. Em anos recentes, Margulis e Cavalier-Smith andaram polemizando na imprensa.6 Ambos apontaram enormes problemas nos modelos recíprocos, " ambos estavam certos. O pior, contudo, é que nenhum dos lados citou [uaiquer detalhe mecanicista em seu modelo. Sem detalhes, a discussão stácondenada a ser anticientífica e infrutífera. A comunidade científica em ;eral ignorou ambas as contribuições; nenhum desses trabalhos foi citado lor outros cientistas mais do que um punhado de vezes nos anos após sua lublicação.7 O volume de pesquisa científica que foi e que está sendo feita sobre o alio, e o grande aumento de nossa compreensão de como ele funciona nos ultimos anos levaram muitas pessoas a supor que mesmo que não saibam ;omo o cüio surgiu, alguém tem que saber. Mas uma busca na literatura ;ientífica prova que elas estão erradas. Ninguém sabe. iós, seres humanos, tendemos a formar uma opinião muito lisonjeira de lós mesmos, atitude esta que pode falsear a maneira como percebemos o nundo biológico. Em particular, nossa visão sobre o que é mais e menos lesenvolvido em biologia, sobre o que é um organismo avançado e um irimitivo, começa naturalmente com a presunção de que a culminação da latureza está em nós mesmos. Esse pressuposto pode ser defendido citanlo-se a dominação humana e também com argumentos filosóficos. Não )bstante, outros organismos, se fossem capazes de falar, poderiam argunentar com igual convicção sobre sua própria superioridade. Estes incluiiam as bactérias, que frequentemente consideramos as formas mais primitivas de vida. Algumas bactérias ostentam um maravilhoso dispositivo de natação, o flagelo, que não tem equivalente em células mais complexas.8 Em 1973, descobriu-se que algumas bactérias nadam girando os flagelos. O flagelo, portanto, atua como se fosse uma hélice rotativa em contraste com o cílio, que age mais como um remo. Q A estrutura do flagelo (Figura 3-3) é inteiramente diferente da do cílio. O flagelo é um filamento longo, parecido com um fio de cabelo, enraizado na membrana da célula. O filamento externo consiste de um único tipo de proteína, denominada "flagelina". O filamento de flagelina é a superfície do remo que entra em contato com o líquido durante o processo de natação. Na extremidade do filamento de flagelina, próximo da superfície da célula, há uma protuberância na espessura do flagelo. É nesse ponto que o filamento se liga à transmissão do rotor. O material de ligação é composto de alguma coisa chamada de "gancho de proteína". O filamento de um flagelo bacteriano, ao contrário do cílio, nãc contém proteína motriz; se rompido, o filamento simplesmente flutua rígido na água. O motor que imprime rotação ao filamento-hélice; portanto, deve estar localizado em algum outro lugar. Experimento demonstraram que ele se localiza na base do flagelo, onde a microscopi: eletrônica revela que há várias estruturas em forma de anel. A naturez; rotativa do flagelo produz claras e inevitáveis consequências, conforma notado em um popular livro didático de bioquímica: [O motor rotativo bacteriano] deve ter os mesmos elementos mecânicos qu outros dispositivos rotativos: um rotor (o elemento que imprime rotação) um estator (o elemento estacionário).9 O rotor foi identificado como o anel M na Figura 3-3 e o estator, come anel s. Q A natureza rotativa do motor flagelar bacteriano constituiu uma surpreendente e inesperada descoberta. Ao contrário de outros sistemas que geram movimento mecânico (músculos, por exemplo), o motor bactériano não usa energia diretamente, que é armazenada em uma molécuk "portadora", como a atp. Em vez disso, para se mover o flagelo usa e energia gerada por um fluxo de ácidos que circula na membrana bacteriana. Os requisitos de um motor baseado em tal princípio são muitc complexos e estão sendo objeto de pesquisa ativa. Muitos modelos forair sugeridos para o motor, nenhum deles simples. (Um desses modelos f mostrado na Figura 3-3 apenas para dar ao leitor uma prova da esperada complexidade do motor.) O flagelo bacteriano usa um mecanismo de remo. Por isso mesmo, devf satisfazer as mesmas condições que outros sistemas de natação. Uma vê; que o flagelo bacteriano é necessariamente composto de pelo menos trê; partes um remo, um rotor, e um motor ele é de complexidad irredutível. A evolução gradual do flagelo, assim como a do cílio, encontn obstáculos enormes. A literatura profissional geral sobre o flagelo bacteriano é quase tão rici quanto a existente sobre o cílio, com milhares de trabalhos sobre o assunte publicados nos últimos anos. Esse fato não é surpreendente: o flagelo é un sistema biofísico fascinante e as bactérias flageladas têm importâncii médica. Ainda assim, mais uma vez, a literatura evolucionista brilha pel; ausência. Embora nos digam que toda a biologia deve ser vista através da; lentes da evolução, nenhum cientista jamais publicou um modelo qui explicasse a evolução gradual dessa extraordinária máquina molecular. EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA no ALTO) DESENHO DE UM FLAGELO BACTERIANO MOSTRANDO O FILAMENTO, O ANCHO E O MOTOR ENRAIZADOS NAS MEMBRANAS INTERNA E EXTERNA DA CÉLULA NA PAREDE CELULAR. (EMBAIXO) um DOS MODELOS PROPOSTOS PARA O FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR ROTATIVO MOVIDO A ÁCIDO. O DESENHO MOSTRA A COMPLEXI3ADE INTERNA DO MOTOR, QUE NÃO É DISCUTIDA NO TEXTO. , Gancho (junta universal) nbuchamento Filamento (hélice) . Membrana externa -Camada peptidoglicana Espaço periplasmático Membrana interna Bastão (eixo-motor) Canal complexo H"1" Do meio Elemento elástico fixado à parede da célula Para o citoplasma Linha de Ligand Desenho superior extraído de Vbet and Voet, fig. 34-84, p.l .259. Desenho inferior extraído de Caplan, S.R., e Kara-Ivanov, M. (1993), fig. 9A, p.13 8. Figuras reproduzidas com permissão. Dissemos acima que o cílio contém tubulina, dineína, nexina e várias outras proteínas conectoras. Se tomamos esses elementos e os injetamos em uma célula que não possua um cüio, contudo, eles não se reúnem para produzir um cílio funcional. E preciso muito mais para se obter um cílio numa célula. Uma análise bioquímica exaustiva mostra que o cílio contém mais de duzentos tipos diferentes de proteínas e sua complexidade é imensamente maior do que pensávamos. As razões dessa complexidade ainda não estão claras e aguardam investigações experimentais ulteriores. Outras tarefas para as quais as proteínas podem ser necessárias, contudo, incluem a ligação do cílio a uma estrutura-base no interior da célula; modificação da elasticidade do cílio; controle da sincronização das batidas e reforço da membrana ciliar. O flagelo bacteriano, além das proteínas já discutidas, requer cerca de quarenta outras proteínas para funcionar. Mais uma vez, permanecem desconhecidos os papéis exatos da maioria das proteínas, embora se saiba que incluem sinais para ligar e desligar o motor; proteínas que servem como é preciso ser muito sabido para 'abiscar equações) e era um sinal de que a vingança seria tomada de uma naneira precisa. a lixa bate em um fósforo. Em resumo. na verdade. a bala atinge uma alavanca. Lm algum momento Chantecler aborrecia o jovem. Cílios e flagelos dificilmente serão os únicos problemas para o darwinismo. embora o próprio autor já tenha sido esquecido. a bala de canhão atinge a borda de um funil (a única concessão a 'rro em todo o cenário). Uma ou duas cenas depois. Vagarosamente. com grandes óculos sobre o bico. É muito provável que muitas das partes não estudadas aqui sejam necessárias para que qualquer cílio funcione na célula. enquanto Chantecler observa boquiaberto a ação que se 'egue. FIGURA 4-1 UMA MÁQUINA RUBE GOLDBERG. A teoria darwiniana não forneceu uma explicação para o cílio ou para o flagelo. VÍrando-se para correr. a ponta do poste atinge sua cabeça. Uma curta cena mostrava a inquieta figurinha rabiscando algunas equações em um pedaço de papel."buchas" para permitir que o flagelo atravesse a membrana e a parede da célula. Esse fato mostrava exatamente como 3 pintinho era sabido (afinal de contas.ultura norte-americana. e cai vertiginosamente a probabilidade de cenários indiretos. . proteínas para ajudar na montagem da estrutura e proteínas para regular a produção de outras que fazem parte do flagelo. a imensa complexidade dos sistemas natatórios obriga-nos a pensar que ela talvez nunca consiga fazer isso. elas se tomam cada vez piores. examinaremos a complexidade bioquímica subjacente à simplicidade aparente da coagulação do sangue. toma-se mais clara a necessidade de um novo tipo de explicação. enterrando-o no chão como se fosse um prego. que planejava uma vingança. As dificuldades do problema não podem ser aliviadas. abaixando-a e jogando no ar uma pedra. A serra corta uma corda que sustentava um poste telefónico. e. tarde demais. como cílios e flagelos. à qual está preso um iedaço de lixa. RUBE GOLDBERG NO SANGUE o grande cartunista que divertiu os Estados ") nome de Rube Goldberg Jnidos com suas máquinas malucas (Figura 4-1) continua vivo na . Meu favorito era a turma do Pemalonga e sempre gostei do galo scandaloso. O canhão dispara. a dificuldade de montar o sistema de forma gradual sobe para as alturas. À medida em que aumenta a quantidade de problemas refratários a uma interpretação gradualista. enquanto a mãe viúva do próprio (geralmente rica) ia às compras. Aumentando-se o número de partes necessárias. Lembro-me de vários episódios em que Chanteler. ?ui apresentado à ideia de uma máquina Rube Goldberg quando menino. com dezenas ou mesmo centenas de partes fabricadas com precisão. O dólar estava preso ior um cordão a um bastão encostado em uma bola. que se projeta da face Io despenhadeiro e acende a mexa de um canhão. rola em volta da borda algumas vezes e cai pelo fundo. científica. servia de babá de algum pintinho abido. os bioquímicos descobriram espantosa complexidade. o cordão preso a ela puxa para baixo o bastão e a bola começa a olar para longe.angorra. o poste começa a cair e. Chantecler aparece andando quando vê uma nota de dólar ou alguma outra isca no chão e a apanha. No capítulo seguinte. Quando a nota é tirada Io lugar. Abola cai de um despenhadeiro sobre a extremidade elevada de uma . Subindo. EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 83 laindo do funil. à medida que começaram a examinar estruturas aparentemente simples. Novas pesquisas sobre os papéis de proteínas auxiliares tampouco conseguem simplificar o sistema de complexidade irredutível. Na queda. Chantecler descobre ye o espetáculo fascinante foi montado às suas custas. Darwin parece cada vez mais abandonado. ssistindo aos desenhos animados que passavam na tv nas manhãs de abado. que dá partida a uma serra ircular. Chantecler. a fim de cumprir uma função. Nesses sistemas. Charles Darwin deve ter cortadc um dedo ou ralado um joelho sem querer. Trata-se de um sistema isolado. Ao contrário dos exemplos de complexidade irredutível discutidos nos capítulos anteriores a ratoeira. Os bioquímicos modernos descobriram muitos sistemas Rube Goldberg à medida que estudavam o funcionamento da vida na escala molecular. apenas um deles (o poste telefónico) concretiza o objetivo final do sistema (atingir a vítima na cabeça). um sistema complicado é usado para uma fínalidadi séria. e apreciam o humo existente na aplicação de grande volume de engenhosidade a uma fínalida de tola. o fósforo. Mesmo que tivess( notado. uma após a outra. porque todos os seus componentes são necessários para descarregar o golpe no momento e no lugar exatos. Suponhamos. A remoção de qualquer uma dessas partes faria com que o sistema deixasse de funcionar. quanto ao mecanismo básico da formação de coágulos. o bastão. A dor era algo inevitável para o intrépido explorador de ilhas. que mandaria o pobre galo pêlos ares quando ele pegasse a isca. a lixa. o cílio eucariótico e o flagelo bacteriano . contudo. Jovem aventureiro como era provavelmente não deu nenhuma atenção ao pequeno filete de sangue qu( escorreu. Mas. contudo. Mas nenhum desses outros sistemas é um precursor darwiniano do sistema usado no desenho. diretamente a uma espingarda. Nesse caso. embora permaneça a admiração pelas delicadas interações dos componentes. composto de várias partes que interagem e contribuem para a função básica. Se o mecanismo para provocar sua queda não estivesse no lugar. em vez de uma mecânica. apontá-lo em uma direção diferente. que o cordão estivesse amarrado a uma nota de dólar e esta direto ao canhão. ele é constituído de peças separadas. Em vez disso. Da mesma maneira que podemos capturar um rato com uma ratoeira de cola. há outros sistemas que poderiam desfechar um golpe esmagador no pobre Chantecler. o sistema ficaria inativo durante a maior parte do tempo. preso à isca.Basta pensar por um momento nesse sistema para perceber que a máquina Rube Goldberg é irredutivelmente complexa. o cordão. Contudo. são os mesmos. Darwin não tinha como especular sobre o que estava acontecendo Ele não dispunha de informações suficientes sequer para tecer conjectura. a corda e o poste telefónico do desenho animado são substituídos por proteínas com nomes intimidadores. A descoberta di estrutura das moléculas da vida ainda estava a mais de um século no futuro . Chantecler poderia andar o dia inteiro em frente do poste e nada de mal lhe aconteceria. a pedra. o humor desaparece. Uma vez que os componentes do sistema do desenho animado são separados entre si no tempo e no espaço. cada uma das quais atua sucessivamente. seria preciso reposicionar gradualmente o canhão. as pessoas gostam de ver a engenhoca funcionando. ( tinha de ser suportada com paciência se quisesse realizar um bom trabalho Por fim. na qual os componentes exercem forças opostas recíprocas ao mesmo tempo. o estopim. a complexidade da estrutura não é reduzida por causa disso. por exemplo. o sangramento parou e o corte cicatrizou. Para transformar esse sistema mais simples no de maior complexidade do desenho. o canhão. retirar o cordão e amarrá-lo ao bastão. Quando escalava as rochas das Ilhas Galápagos perseguindo os tentilhões que acabariam por levar seu nome . a bola. a serra. às vezes. A CAIXA PRETA DE DARWIN 84 Os sistemas de Rube Goldberg sempre provocam uma boa risada. e adicionar as demais peças. Evidentemente. Poderíamos usar uma bomba nuclear em vez de um poste ou amarrar o cordão. de modo que uma transformação darwiniana passo a passo não seria possível. O equilíbrio interno e o funcionamento apurado. quando Chantecler estivesse no lugar exato. Poderíamos usar um bastão de beisebol ou derrubar o poste com um machado. tais como "antecedente da tromboplastina do plasma" ou "cininógeno de alto peso molecular". o sistema apresentado no desenho não é uma peça isolada. o funil. a bala de canhão. no fim. Como acontece em equipes esportivas. por exemplo. (Além do mais. como acontece nos ataques cardíacos e nos derrames. Se as pistas tivessem trinta quilómetros de extensão. o coágulo tem de interromper o sangramento ao longo de toda a extensão do corte. um coágulo tem de se formar rapidamente. até que s forme um coágulo para interromper o fluxo. me sentiria muito mais seguro.) O objetivo. Q Cerca de 2% a 3% da proteína existente no plasma sanguíneo (a parte que sobra depois de removidas as células vermelhas) consistem de um complexo de proteínas denominado fibrinogênio. depende da densidade do líquido (melado por exemplo. a dificuldade ainda maior de fazer sem nenhum agente consciente uma aterrissagem com piloto automático para nos guiar! A coagulação do sangue é feita com piloto automático.Darwin foi um gigante intelectual e grande inovador. o leitor conhecerá as dezenas de proteínas que participam do jogo da coagulação do sangue e aprenderá alguma coisa sobre seus respectivos papéis. Nas páginas seguintes. matando-o. Para mim. Algumas tarefas deixam pouca margem para erro. ou se uma manobra for levemente mais alta ou baixa. Aformação de coágulo do sangue parece algo tão banal que a maiorii das pessoas quase nem pensa nisso. é um sistema de entrelaçamento intricado. A aterrissagem é apenas um exemplo de um sistema que tem de funcionar dentro de restrições muito rígidas para se evitar um desastre. provocando a morte de muitas pessoas. os nomes e as relações são mostrados na Figura 4-3. Nenhum processe ativo resiste a esse fato. Não se preocupe se os nomes ou funções da proteína desaparecerem rapidamente da mente o objetivo dessa discussão não é decorar trivialidades. Em contraste. fechando-o por completo. O coágulo endurece e o corti sara. no entanto EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 85 demonstrou que a coagulação do sangue é muito complexa. porém. Quando o recipiente de un líquido como uma caixa de papelão de leite ou um tanque cheio d gasolina começa a vazar. escorrerá mais len lamente que álcool). o coágulo pode bloquear a circulação. Há alguns anos. al86 A CAIXA PRETA DE DARWIN guns jogadores têm nomes estranhos. avião e passageiros correm sérios riscos. o sistema pára de funcionar: o sangue não coagula no momento ou no lugar adequados. a parte mais assustadora de uma viagem aérea é a aterrissagem. e o processo exige precisão extrema. o fluido escorre até acabar. mas ninguém pod adivinhar o futuro. todo líquido escoa. as manchetes dos jornais frequentemente noticiam acidentes que ocorrem pouco antes de o aparelho deixar a pista. A taxa de saíd. E mais. Até mesmo os irmãos Wright tiveram que se preocupar com uma aterrissagem correta. Grande parte desse medo tem origem no fato de saber que o avião vai passar raspando por cima de casas ou árvores. A investigação bioquímica. Se o sangue coagular no tempo ou lugar errados. no aeroporto LaGuardia. a coagulação tem que ser controlada de forma precisa para que o coágulo se forme apenas quando e onde for necessário.1 O nome fibrinogênio . Em consequência. Além disso. é ajudá-lo a compreender a complexidade da coagulação e concluir se ela poderia ter surgido por um processo gradual. e não apenas um quilómetro e meio. pelo menos. ou o animal sangrará até a morte. Quando um sistema pressurizado de circulação de sangue é perfurado. que há muitas vezes perto de aeroportos. Imagine. especialmente nos seus detalhes de importância crítica O sangue se comporta de maneira peculiar. na verdade. quando uma pessoa sofre um corte. constituído de dezenas de partes interdependentes de proteínas. e de saber também que ele tem de parar antes do fim da pista. ( sangramento continua apenas por um curto espaço de tempo. um avião não conseguiu parar a tempo. porém. tem de se limitar ao corte ou então todo o sistema sanguíneo do animal poderia se solidificar. Se a atemsagem for um pouco antes ou um pouco depois do momento certo. e mergulhou no estreito de Long Island. eu. mas. Se apenas um entre a grande quantidade desses componentes estiver ausente ou apresentar defeitos importantes. é fácil de lembrar porque a proteína produz as "fibras" que formam o coágulo. Ainda assim, ele é apenas material potencial de coagulação. Tal como o poste telefónico antes de cair na história de Chantecler, o fibrinogênio é uma arma à espera de ser disparada. Quase todas as demais proteínas envolvidas na coagulação controlam a sincronização e o posicionamento do coágulo. Esse também lembra nosso exemplo do desenho animado: todos os componentes, exceto o próprio poste, eram necessários para controlar sua queda. O fibrinogênio é um composto de seis sequências de proteínas, contendo pares geminados de três proteínas diferentes. A microscopia eletrônica revelou que o fibrinogênio é uma molécula em forma de bastão, com duas protuberâncias em cada extremidade e uma única protuberância redonda no meio. O fibrinogênio, portanto, parece um par de halteres, com um conjunto extra de pesos no meio da barra de levantamento. O fibrinogênio, em geral, apresenta-se diluído em plasma, tal como o sal dissolvido na água do mar. Flutua de um lado para o outro, cuidando de sua própria vida, até que um corte ou contusão provocam sangramento. Outra proteína, a trombina, corta e retira várias pequenas peças de dois dos três pares de cadeias de proteínas no fibrinogênio. A proteína podada nesse momento denominada fibrina2 apresenta pedaços pegajosos expostos em sua superfície, que foram cobertos pelas partes cortadas e separadas. Os retalhos pegajosos são exatamente complementares apartes de outras moléculas de fibrina. As formas complementares permitem que grande quantidade de fibrinas se junte, da mesma forma que as latas de tubulina-atum do Capítulo 3. Assim como a tubulina não se agrega para formar pedaços aleatórios, mas sim formar uma chaminé, tampouco as fibrinas se colam ao acaso. Devido ao formato da molécula de fibrina, criam-se longos filamentos que se cruzam e (de maneira muito parecida com uma rede de pesca), fabricam uma bonita malha de proteína que aprisiona as células sanguíneas. Esse é o coágulo inicial (Figura 4-2). EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 87 FIGURA 4-2 CÉLULA SANGUÍNEA CAPTURADA NA MALHA DE PROTEÍNAS DE FIBRINA DE UM COÁGULO. Manfred KagePeter Arnold Inc. A malha cobre uma grande área com um mínimo de proteína; se formasse simplesmente uma massa informe, seria preciso muito mais proteína para fechá-la. A trombina, que corta e separa pedaços do fíbrinogênio, parece-se com a serra circular do desenho animado de Chantecler. Tal como a serra, a trombina põe em movimento a etapa final de um processo controlado. Mas o que aconteceria se a serra circular funcionasse sem parar, sem necessidade de outros passos para acioná-la? Nesse caso, ela cortaria imediatamente a corda que mantém em pé o poste telefónico, muito antes de Chantecler aparecer por ali. Da mesma forma, se as únicas proteínas envolvidas na coagulação do sangue fossem a trombina e o fíbrinogênio, não haveria controle no processo. A trombina rapidamente cortaria todr o fíbrinogênio para fabricar fibrina, e um coágulo maciço se formarii em todo o sistema circulatório do animal, solidificando-o. Ao contrarie de personagens de desenho animado, animais de verdade morrerian logo. Afim de evitar esse final infeliz, um organismo tem de controlar i atividade da trombina. A cascata Q Normalmente, o corpo armazena enzimas (proteínas que catalisar uma reação química, como a clivagem do fíbrinogênio) em form inativa, para uso posterior. As formas inativas são chamadas de proenzimas. Ao ser recebido um sinal de que certa enzima é necessária, i proenzima correspondente é ativada para produzir a enzima madura Como acontece com a conversão do fíbrinogênio em fibrina, as proen zimas frequentemente são ativadas ao se cortar um pedaço de proenzim; que está bloqueando uma área crítica. Essa estratégia é comum con enzimas digestivas. Grandes quantidades podem ser armazenadas sob; forma de proenzimas inativas e, em seguida, ativadas com muita rapide; quando chega a hora da boa refeição seguinte. A trombina existe, inicialmente, em sua forma inativa, a protrombina Uma vez que está inativa, ela não pode dividir o fíbrinogênio e o anima é salvo da morte por coagulação maciça, inadequada. Ainda assim, ( dilema do controle permanece. Se a serra do desenho animado estivessi desativada, o poste telefónico não cairia no momento errado. Se nad; ligasse a serra, contudo, ela tampouco cortaria a corda e o poste tambér não cairia no momento certo. Se o fíbrinogênio e a protrombina fossen. as únicas proteínas no caminho da coagulação do sangue, nosso animal, mais uma vez, estaria em má situação. Quando fosse cortada, a protrombina simplesmente flutuaria impotente ao lado do fíbrinogênio, enquanto o animal sangraria até a morte. Uma vez que a protrombina não pod( dividir o fíbrinogênio e transformá-lo em fibrina, alguma coisa é necessária para ativá-la. Talvez o leitor possa compreender agora por que c sistema de coagulação do sangue é chamado de cascata um sistemí em que um componente ativa outro, que ativa um terceiro, e assim poi diante. Já que as coisas estão começando a ficar complicadas, serí bastante útil ao leitor recorrer à Figura 4-3 para não se perder nessí análise. Uma proteína denominada fator de Stuart divide ao meio a protrombina, transformando-a em trombina ativa, que pode então dividir ao meie EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA FIGURA 4-3 PROTEÍNAS CUJOS NOMES ESTÃO EM TIPO NORMAL FAZEM CUJOS NOMES SÃO APRESENTADOS EM ITÁLICO PARTICIPAM DOS PROCESSOS DE PREVENÇÃO, LOCALIZAÇÃO OU REMOÇÃO DOS COÁGULOS. AS PONTAS DAS FLECHAS TERMINANDO EM U MA BARRA IN DICAM AAÇÃODE PROTEÍNAS PARA IMPEDIR, LOCALIZAR OU REMOVER COÁGULOS. Superfície l do corte l | Callcreína Pré-calicretna Fator Hageman-.-Fator Hageman* | T Convertina Pré-convertina Fator Christmas »-Fator Christmasy ] r Fator Anti-hemofillco AntI-hemofílIco* *'Ide Tecido ____ Palor Stuart '* pator Stuarft*Antitrombina ProacelerIna t-Acelerina ' N. .. t Protrombina 'Trombina Fibrinogênto - Fibrina (coágulo mole) Fibrina (coágulo duro) l Plasmina aS-antiplasmina t-PA plasminogênio o fibrinogênio, transformando-o em fibrina, para formar o coágulo sanguíneo.3 Infelizmente, como o leitor deve ter adivinhado, se o fator de Stuart, a protrombina e o fibrinogênio fossem as únicas proteínas coagulantes, o fator de Stuart geraria rapidamente uma cascata, coagulando todo o sangue do organismo. O fator, portanto, também existe em forma inativa, que precisa, antes de tudo, ser ativada. 90 A CAIXA PRETA DE DARWIN Neste ponto ocorre uma certa peculiaridade na construção de noss cenário galinha-ovo. Mesmo ativado, o fator de Stuart não pode acion a protrombina. O fator de Stuart e a protrombina podem ser misturad em um tubo de ensaio, durante mais tempo do que seria necessário par um animal de grande porte sangrar até a morte, sem qualquer produçãi visível de trombina. Acontece que outra proteína, denominada acelerina é necessária para aumentar a atividade do fator de Stuart. A dupi dinâmica a acelerina e o fator de Stuart ativado dividem protrombina com velocidade suficiente para fazer algum bem ao anima que sangra. De modo que, nesse caso, precisamos de duas proteína." separadas para ativar uma proenzima. Sim, a acelerina também existe inicialmente em uma forma inativa denominada proacelerina (suspiro). E o que é que a ativa? A trombina A trombina, porém, como já vimos, está mais abaixo na cascata contro ladora do que a proacelerina. Assim, a ação da trombina, de controlar; produção da acelerina, parece com uma neta que controla a produção di uma avó. Ainda assim, devido à taxa muito baixa da divisão da protrombina pelo fator de Stuart, parece que há sempre um traço de trombina na corrente sanguínea. A coagulação do sangue, portanto, é autocatalítica, porque as proteínas na cascata aceleram a produção de um número maior das mesmas proteínas. Precisamos recuar um pouco nesse ponto porque, como vimos, a protrombina não pode, da forma inicialmente produzida pela célula, ser transformada em trombina, mesmo na presença do fator de Stuart ativado e da acelerina. A protrombina tem que ser antes modificada, processo (não aparece na Figura 4-2) que acontece quando ela adquire dez resíduos específicos de aminoácidos, denominados resíduos de glutamato (Glu), que são transformados em resíduos y-carboxiglutamato (Gla). Amodifícação pode ser comparada a colocar a mandíbula inferior sobre a mandíbula superior de um crânio. A estrutura completa pode morder e segurar o objeto mordido; sem a mandíbula inferior, o crânio não poderia prender coisa alguma. No caso da protrombina, os resíduos Gla "mordem" (ou seguram) o cálcio, permitindo que a protrombina se cole às superfícies das células. E só o complexo modificado pelo cálcio, intacto, ligado a uma membrana de célula, pode ser dividido pelo fator de Stuart ativado e pela acelerina, a fim de produzir trombina. A modificação da protrombina não acontece por acaso. Tal como quase todas as reaçôes bioquímicas, ela requer catálise através de uma enzima específica. Além da enzima, porém, a conversão do Glu em Gla precisa de outro componente: a vitamina k. A vitamina K não é uma proteína, mas uma molécula pequena, como a ll-cü-retinal (descrita no Capítulo l), necessária à visão. Tal como uma arma de fogo que precisa de balas, a enzima que transforma o Glu em Gla precisa de vitamina K para funcionar. Um tipo de veneno para ratos baseia-se no papel desempenhado pela vitamina K na coagulação do sangue. O veneno sintético, denominado "warfarina" (no original warfarin, por causa do Wisconsin Alumni Research Fund, que recebe uma percentagem dos lucros com sua venda), foi produzido para parecer-se com a vitamina Kpara a enzima que o usa. Na presença da warfarina, a enzima não pode modificar a protrombina. Quando ratos comem alimentos envenenados com warfarina, a protrombina não é modificada nem dividida, e o animal envenenado sangra até a morte. temos que Mas, parece que ainda não fizemos muito progresso voltar atrás agora e perguntar o que ativa o fator de Stuart. Descobrimos que ele pode ser ativado por dois caminhos diferentes, denominados vias intrínseca e extrínseca. Na primeira, todas as proteínas necessárias à coagulação estão contidas no plasma sanguíneo; na segunda, há apenas algumas proteínas coagulantes nas células. Mas examinemos primeiro a via intrínseca. (Por favor, siga nosso raciocínio usando a Figura 4-3.) Quando um animal sofre um corte, uma proteína denominada fator de Hageman cola-se à superfície das células próximas ao ferimento. O Os componentes do sistema (depois . ativado na conversão do fator de Stuart em sua forma ativa e também a( ativar a proconvertina. por seu lado. a calicreína. A calicreína ajuda a hmk a acelerar a conversão de mais fator de Hageman em sua forma ativa. a extrínseca também é uma cascata. Há ainda uma importante semelhança conceituai entre o sistema d( ataque de Chantecler e a via da coagulação: ambos são irredutivelmenti complexos. Aconvertinapode em seguida realimentaravia intrínseci para ajudar a pta ativada a ativar o fator de Christmas. |_] Acompanhar em detalhes uma descrição do sistema de coagulação d( sangue nos faz ansiar pela simplicidade de uma máquina Rube Goldberg. apta ativada. o sistema de coagulação ajusta-se à definição de complexidade irredutível. O fator de Hageman ativado e a hmk juntos transformam em seguida outra proteína. esse fator converte outra proteína. Só quando o ferimento põe o tecido em contato com o sangue. denominada pré-calicreína. Por fim. Na presença de outra proteína. há duas maneiras possíveis de desencadear a coagulação. A trombina em s pode desencadear ambos os ramos da cascata da coagulação ao ativar ( fator anti-hemofílico. que possa deter o sangramento de um vaso lesionado. muitas vezes é difícil esclarecer exatamente quem esti ativando quem. denominada pta. O fator de tecido. chamada convertina. Há algumas diferenças conceituais entre a engenhoca do desenho animado de Chantecler e o sistema de coagulação do sangue da vida real. Muitos dos experimentos com a coagulação são difíceis de fazer algumas das proteínas em especial as que tomam parte nas etapas iniciai.) As vias intrínseca e extrínseca se cruzam em vários pontos. Começa quando uma proteína chamada proconvertina é transformada em convertina pelo fator de Hageman ativado e pela trombina. juntamente com o fator anti-hemofílico (que é ativado pela trombina de forma semelhante ao que acontece com a proacelerina). ativado pela via intrínseca. por exemplo. Além disso. Potencialmente portanto. em sua forma ativa. em sua forma ativa. que é necessário para ajudar o fator de Christma. diferença é que a via de controle da coagulação se bifurca. mudam uma proteína chamada fator de Christmas para sua forma ativa. no entanto. importância relativa das duas vias em organismos vivos ainda é muitc obscura. portanto. é que se inicia a via extrínseca. dividido por uma proteína chamada hmk. pode mudar a proconvertina di via extrínseca. Imediatamente.028g do fator anti-hemofílico. contêm somente cerca d 0. antes de o organismo tomar-s inteiramente sólido (o que será discutido logo em seguida). composto de várias partes interatuantes que contribuem pari EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 93 a função básica e no qual a remoção de qualquer uma delas fará com que o sistema deixe de funcionar eficazmente. juntamente com a forma ativada de outra proteína (discutida abaixo). E o evento iniciador algo fora do mecanismo de cascata em si. diferenças enfatizam a maior complexidade do sistema bioquímico. a convertina transforma o fator de Stuart em sua forma ativa. ativadoras iniciais. do caminho são encontradas no sangue apenas em volumes ínfimos Trezentos e oitenta litros de sangue.fator de Hageman é. C contraste mais importante encontra-se no fato de que a cascata da coagula cão tem de ser desligada em algum ponto. essa. Isto é. a fim de gerar o fator de Hageman ativado. em seguida. Tal como a via intrínseca. trata-se de un sistema único. Afünção do sistema de coagulação é formar uma barreira sólida. na ocasião e local apropriados. O fato: de Hageman. uma vez que as etapas iniciai. o fator de Christmas ativado. A segund. (O corte desempenha um papel semelhante ao de Chantecler quando apanha no chão uma nota de dólar. o fator de tecido. muda o fator de Stuart e lhe dá sua forma ativa. etapi em que alguns detalhes são menos conhecidos. aparece apenas no lado externo de células que não estão habitualmente em contato com o sangue. da coagulação se realimentam para gerar um número maior das proteína. Deixando de lado o sistema antes da bifurcação na via. ajudando a tampar pequenos ferimentos. mas elas não são. a fim de ajudar a estancar o sangramento. uma nova proteína teria de sei imediatamente controlada. Nos sistemas Rube Goldberg. ignorando a trombina. no entanto. depende de leves vibrações do solo para se deslocar e cair sobre Chantecler quando este passar por ali. poderiam derrubar. cortaria diretamente o fibrinogênio para formar fibrina. Há outras maneiras de deter o sangramento de ferimentos. com facilidade. Se a terra é mais alta que o nível do mar. ou bomba. De forma semelhante. e portanto não teria motivo para ser selecionada. o sistema de controle. não é a atividade final (a queda do poste. em absoluto. o poste quando o galo nem estivesse por perto. precursoras passo a passo da cascata de coagulação. após a ativação pelo resto da cascata. pensando um pouco. Da mesma maneira que nenhuma das partes do sistema de Qiantecler é usada para nada mais que controlar a queda do poste telefónico. a água existente numa comporta ergue o navio a um nível no qual possa navegar por algum tempo. todos os pontos de controle na cascata da coagulação precisam de uma proenzima inativa e de uma enzima separada para ativá-la. células sanguíneas chamadas plaquetas colam-se'à área em volta do corte. o sistema de coagulação simplista seria desencadeado incorretamente. concluir que um sistema ligeiramente simplicado como esse não pode mudar passo a passo e transformar-se em um sistema mais complexo. serrado de um lado ao outro e com equilíbrio precário. Acho que um canal de navegação constitui uma boa analogia com esse aspecto do sistema de coagulação. ainda não acabou . completo. digamos. podemos. nenhuma das proteínas da cascata é usada para outra coisa que não controlar a formação do coágulo sanguíneo. O sistema de coagulação mais simples imaginável poderia ser apenas uma única proteína. uma nova etapa na cascata exigiria uma proenzima e também uma enzima ativadora para acionar a proenzima no local e ocasião correios. a protrombina. Desde o início. ela o acionaria de imediato o que resultaria em morte rápida ou nada faria. o poste não está apontado para qualquer direção particular (como na direção da isca) onde Chantecler provavelmente estaria. na ausência de qualquer um dos componentes o sangue não coagula e o sistema entra em pane. Nenhum desses "sistemas" simplificados. da mesma forma que uma ratoeira de cola não pode ser transformada em uma ratoeira mecânica. Uma vez que cada etapa requei necessariamente várias partes. Se uma nova proteína fosse inserida no sistema destituído de trombina. O canal do Panamá permite que navios cruzem o istmo do oceano Pacífico ao mar do Caribe. que se juntasse aleatoriamente a outras quando o organismo fosse cortado. não apenas o sistema de coagulação é de complexidade irredutível cada etapa na via também o é. há ainda uma eclusa. todas as comportas precisam ter as mesmas características portão e eclusa ou nãc funcionam. Devido à natureza da cascata. Em consequência. não podem ser transformados gradualmente em um sistema de coagulação. Além do mais. contudo. O corpo. por exemplo. o problema mas. Em cada comporta há uma portão que contém a água enquanto o navio é erguido ou rebaixado. De forma análoga. todas as comportas ao longo do canal sãc irredutivelmente complexas. Poderíamos imaginar um sistema de coagulação um pouco mais simples do que o que existe de fato um sistema em que. pode contrair os vasos sanguíneos perto de um corte. atenderiam ao critério de função mínima. a formação do coágulo) sim. O vento ou outros fatores. Além disso. Desde o início. o do desenho animado e o de coagulação. e a anterior fecha o outro lado para abaixá-lc novamente ao nível do mar. Deixando de lado por um momento questões de controle e regulagem da formação do coágulo. Ainda assim. Esses sistemas.da bifurcação) são o fibrinogênio. Depois outra comporta ergue o navio ao nível seguinte. causando danos aleatórios e desperdiçando recursos. Podemos comparar isso a um poste telefónico que. que drena ou enche a comporta. o fator de Stuart e a proacelerina. o fator de Stuart. todo o sistema fracassaria. O fortalecimento. chamada trombomodulina cobre as superfícies das células no lad interno dos vasos sanguíneos. sincronização e estrutura precisos de muitos componentes. No fim. coagulantes e as desativa. Graves problemas de saúde tambérr podem surgir se outras proteínas na via da coagulação forem defeituosas embora esses casos sejam menos comuns. Q A máquina do desenho animado que deu a pancada na cabeça do Chantecler dependia criticamente do alinhamento. ao mesmo tempo. A forma mais comum de hemofilia tem origem em uma deficiência do fator 96 A CAIXA PRETA DE DARWIN anti-hemofílico. contudo. Depois de ativada pela trombina.1_] Logo que começa a coagulação. A trombomodulina prende a trombina EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 95 tomando-a menos capaz de cortar o fíbrinogênio e. contudo. Da mesma maneira. ou se a antitrombina desativasse o fator de Stuart com a mesma rapidez com que ele fosse formado. que forma elos químicos cruzados entre diferentes moléculas de fibrina. Inicialmente. uma proteína plasmática denominada antitrombina liga se às formas ativas (mas não às inativas) da maioria das proteína. ou o canhão estivesse desalinhado. A plasmina não pode agir rápido demais. Finalmente. ou a produção de fatores defeituosos. Uma proteína denominada plasmina age como uma tesoura para cortar especificamente os coágulos de fibrina. resultam frequentemente em problemas graves de saúde ou em morte. Problemas de sangramentc . A antitrombina é em si relativamente inativa a menos que se ligue a uma substância chamada heparina. que se liga à plasmina. uma proteín. fechando a via. formação. volte à Figura 4-3. a cascata de coagulação depende criticamente da sincronização e velocidade com que ocorrem as diferentes reações. o coágulo é muito frágil: se a área lesionada sofrer uma pancada. ou o ferimento não teria tempo suficiente para sarar de todo. o coágulo pode ser facilmente dissolvido e o sangramento recomeça. a proteína c destro a acelerina e o fator anti-hemofílico ativado. A fim de impedir isso. A heparin. o corpo dispõe de um método para reforçar o coágulo logo que esse é formado. ação da proteína c. ele o Dissolveria rapidamente. a plasmina não atua sobre o fíbrinogênio. Fibrina agregada é "amarrada" por uma proteína ativada chamada fsf (iniciais defibrin stabilizing factor "fator estabilizador da fibrina"). Se o plasminogênio fosse ativado logo após a formação do coágulo. após a cura do ferimento. Um animal poderia se solidificar se a trombina ativasse a proconvertina na ocasião errada. A conversão do plasminogênio em plasmina é catalisada por uma proteína denominada t-PA. segunda maneira pela qual os coágulos são localizados dá-se através d. ela ocorre na forma inativa denominada plasminogênio. Logo que se forma. o coágulo tem de ser removido.) En primeiro lugar. Um organismo desapareceria dos registros da história se a trombina ativasse a proteína c muito mais rapidamente do que ativasse a proacelerina. Se o cordão preso à nota de dólar fosse longo demais. o que a impede de continuar até qu todo o sangue do animal se solidifique? Acoagulação é limitada ao loca do ferimento de várias maneiras. ocorre no interior das células e em vasos sanguíneos não danificados. A falta do fator de Christmas é a segundi causa mais comum da hemofília. que ajuda o fator de Christmas ativado na conversão d( fator de Stuart em sua forma ativa. e ele poderia sangrar até a morte se a proacelerina ou o fator anti-hemofílico fossem ativados devagar demais. portanto. limitação e remoção de um coágulo sanguíneo constituem um sistema biológico integrado e problemas com componentes isolados podem levá-lo a parar de funcionar. (Por favor. Por sorte. impedindo-a de destruir os coágulos de fibrina. incluindo a a2-antiplasmina. Há ainda outras proteínas que controlam a dissolução do coágulo. A falta de alguns fatores coagulantes no sangue. aumentando sua capacidade de ativar a proteína C. se por seleção natural ou por algum outro mecanismo. em todas essas proteínas. notou-se que algumas proteínas têm sequências de aminoácidos semelhantes às de outras proteínas. Um tipo de gene poderia estar inteiro. ao longo do tempo. demonstrou-se que os genes podiam existir em fragmentos. O rei do Sião certa vez pediu aos sábios de sua corte um provérbio que fosse apropriado para todas as ocasiões. contudo. das partes que codificavam o meio. que os dez primeiros aminoácidos em uma sequência são anvlegkiis e. Aproconvertina. Em apoio a essa hipótese. Era como se procurássemos a palavra carnaval no dicionário e a encontrássemos consignada como "bkcafjmavckjvalksy"'. Além disso. a parte do adn que codificava a parte esquerda de uma proteína poderia ser separada. Isto é. Além disso. teorizou-se que. uma mola de ratoeira pode. Em si mesma. Em princípios da década de 1960. em bioquímica. as duas cópias acumularam independentemente mudanças (mutações) em suas sequências.4 Após certo tempo. possuem uma região aproximadamente semelhante de duas sequências de aminoácidos. Aobservação de genes divididos sugeriu a hipótese de que talvez duas novas proteínas poderiam ser feitas embaralhando-se os fragmentos de adn de genes como cartas retiradas de várias que codificam partes de velhas proteínas pilhas para formar novos arranjos. ou de a2-antiplas mina. por exemplo. ao longo da sequência." Em meados da década de 1970. o fator de Stuart e a protrombina. a hipótese de duplicação de genes e embaralhamento nada diz sobre como qualquer proteína particular ou sistema de proteínas surgiu se lenta ou subitamente. é igualmente apropriado dizer em todas as situações: "As coisas são mais complicadas do que parecem. um gene foi de alguma forma duplicado e que. numerosos e desnecessários. no passado. Afim de explicar a similitude de duas proteínas. temos de esmiuçar alguns detalhes. outro. e uma alavanca pode lembrar um martelo de ratoeira. as sequências podem ser semelhantes em mais de cem posições de aminoácidos. de certa forma. anlldgkivs. em uma segunda proteína. temos de demonstrar que a função do sistema poderia "ter sido formada por numerosas. têm semelhanças em suas sequências de aminoácidos com outras regiões da mesma proteína isso é. Em algumas proteínas. Suponhamos. porém. seus defensores mencionam as semelhanças nas sequências de aminoácidos e as formas de fragmentos separados (chamados domínios) de proteínas diferentes. o fator de Christmas. As proteínas da cascata da coagulação sanguínea muitas vezes são usadas como prova desse embaralhamento. codificadas por diferentes partes de genes. sucessivas e . as regiões são semelhantes em sequência às de outras proteínas (que não participam de forma alguma da coagulação do sangue) que também são modificadas pela vitamina K. E ainda. mas não idênticas. As semelhanças de sequências são óbvias e não podem ser contestadas. Algumas regiões das proteínas da cascata. parecer-se com uma mola de relógio. haveria duas proteínas com sequências semelhantes. Lembre-se. Para sustentar que um sistema se desenvolveu gradualmente através de um mecanismo darwiniano. por exemplo. o leitor verá qual é a explicação fornecida pêlos mais recentes estudos sobre a coagulação na literatura científica." Bem. a falta di proteína c causa a morte de crianças devido à ocorrência de coágulo. e que essas podiam ser separadas do adn que codificava o lado direito. vitamina K. Será possível que esse sistema ultracomplexo tenha evoluído de acordo com a teoria darwiniana? Vários cientistas dedicaram-se com afinco a especular sobre como a coagulação do sangue deve ter evoluído. são parecidas com partes delas mesmas. Também há similaridades entre regiões de proteínas diferentes da cascata.acompanham também deficiências em fsf. que não participam diretamente da coagulação. Essas duas sequências são iguais em sete posições e diferentes em três. dividido em dezenas de fragmentos. Antes. Eles sugeriram: "Até isso passará. Na seção seguinte. mas as semelhanças nada dizem sobre como a ratoeira é produzida. a sequência é modificada pela vitamina K. antiproteases e substratos de protease. profundidade. tudo o que existe é resultado da fusão dos princípios opostos yin e yang.. calor. "A bioquímica comparativa da coagulação do sangue" (1961). o princípio masculino. é yin e yang. novamente: a antitrombina m aparece. não tenta calcular a probabilidade do aparecimento delas. esse processo complexo e delicadamente equilibrado evoluiu?. A coagulação do sangue é um fenómeno delicadamente equilibrado. O domínio egf serve como local para combinação e ativação pelo tf exposto. abrange atividade. se todas as proteínas dependem de ativação por outra. O casamento de ambos produz a essência real de todas as coisas.ligeiras modificações". (Será útil ao leitor consultar a Figura 4-3. a explicação é completamente inadequada porque não dá razões para o aparecimento das proteínas. altura. Yang. o professor Doolittie tem estudado os sistemas de coagulação de organismos diferentes. A minha favorita. em nome de Deus. Q Yin: o fator de tecido (tf) aparece como resultado da duplicação de um gene [de outra proteína] que se liga a domínios egf. com vistas a torná-la mais acessível a um público leitor não-especializado.. em artigo publicado na revista Thrombosis and Haemostasis. porém. escuridão e umidade. a mãe. Nesta seção. Vale a pena transcrever em certa extensão o artigo de Doolittle. novamente: nasce o fibrinogênio. designei as enzimas e proenzimas como yang e as não-enzimas como yin. Mantendo-se em mente que isso é apenas uma metáfora. uma proteína bastarda derivada de um pai sensível à trombina [alongado] e uma proteína com uma estrutura compacta. da Universidade da Califórnia. é a figura mais ilustre entre os interessados na evolução da cascata da coagulação sanguínea. Yin.. Yin. resultado de uma. A ULTIMA PALAVRA Agora estamos prontos para seguir em frente. Arbitrariamente. Russell Doolittie.. o contraponto feminino. como demonstraremos na seçâo seguinte. Sua hipótese consiste de uma série de etapas nas quais as proteínas da coagulação surgem uma após a outra. E produto da duplicação de . Na antiga cosmologia chinesa. Yang: a protrombina aparece em um antigo disfarce. ou hemolinfa. O novo produto do gene só entra em contato com o sangue.. ponto e contraponto. em San Diego. luz e secura.. ou boas e más notícias. Em termos gerais. duplicação de gene por protease e.) Mudamos alguns termos técnicos na citação. de que modo o sistema pode ter surgido? Que uso teria qualquer parte do esquema sem todo o conjunto?" Essas perguntas formam o cerne da indagação deste livro. cada ação progressiva gera alguma resposta regressiva. Doolittie passou em revista os conhecimentos atuais sobre o assunto. consideremos o seguinte cenário de yin e yang para a evolução da coagulação em vertebrados. tampouco procura estimar as propriedades das novas proteínas. Yin. Várias metáforas podem ser aplicadas a essa evolução gradual: ação e reação. embaralhamento. o público leitor da revista é formado de pessoas que sabem mais a respeito da coagulação do sangue do que qualquer outro na terra. professor de bioquímica do Center for Molecular Genetics. vamos reproduzir uma tentativa de explicação evolucionista da coagulação oferecida por Russell Doolittle. "mais simples". frio. após dano ao tecido. Yin: um receptor de trombina é modelado em virtude da duplicação de um gene para uma região de proteína que se ligará a uma membrana de célula. com o(s) domínio(s) egf anexados. O paradoxo é que. Desde a apresentação de sua tese de PhD em Harvard. A divisão efetuada pela protrombina ativada pelo tf influencia a contratilidade ou a aglutinação da célula. Recentemente. Doolittie inicia seu artigo fazendo a grande pergunta: "Como. Mas. Basicamente.5 A revista é dirigida a cientistas e doutores em medicina que trabalham com vários aspectos da coagulação do sangue. na esperança de que isso leve à compreensão de como surgiu o sistema dos mamíferos. personifica passividade. que envolve proteases. ... Sua capacidade de ligar-se à proacelerina pode produzir. domínios que podem ligar-se à fibrina. ambos se ligam à proacelerina. Yang. provavelmente a antitrombina. Adapta-se rapidamente para interagir com o fator de Christmas. Divórcio: a protrombina inicia uma troca [de fragmentos de genes] que í deixa com domínios para ligar-se à fibrina. Yang: o fator de Stuart aparece.. por exemplo. a proconvertina pode ativar. Ora. exatamente poderíamos perguntar. Yang: surge o ativador de plasminogênio de tecido (tpa). tipos de domínios. O fator de tecido. Yin e Yang: uma trombina ativável [proteína de ligação] é liberada. envolvendo duplicação e recombinação não dirigidas. Yang: a proteína c é genericamente derivada da protrombina. Yang: o plasminogênio é gerado a partir do vasto estoque de. causa todas essas inovações e liberações? Ao qu( parece. Yin: a antiplasmina surge da duplicação e modificação de uma proteína com estrutura geral semelhante. Doolittle tem em mente um cenário darwiniano gradual. Desativa a 100 A CAIXA PRETA DE DARWIN proacelerina e o fator anti-hemofílico mediante corte limitado. Yin: aparecimento da proacelerina6 como resultado da duplicação do gene de uma proteína com estrutura geral semelhante e aquisição de alguns outros [fragmentos de genes]. Yang. Sua atividade. o fíbrinogênic "nasce". façamos um cálculo rápido Considere-se que animais com cascatas de coagulação sanguínea têm cerc.7 "Embaralhando-se variadamente". novamente: a proconvertina é duplicada a partir do fator de Stuart. o processo que os troca é aleatório Dessa maneira. Casamento: modificação da protrombina pela aquisição de um domínio"gla". "aparece". em lugar de seus domínios egf que já não são necessários para interação com o tf. incorretos. liberando protrombina para que se ligue melhor à fibrina. Domínios embaralhados de várias maneiras permitem que ele se ligue a várias substâncias. O tpa tem quatro diferente. se uma loteria tivesse probabilidades de acerto de um décimo d. O primeiro aspecto a notar é que não são citados fatores causativos.. incluindo a fibrina.. Aparece com. Iss( nos dá um total de trinta mil peças de genes.. Quando combinada com o fator de tecido. Mas imagine quanta sorte seria necessária para conseguir os fragmentos certos de genes nos lugares certos. ativação da protrombina. O professor Doolittle nãc se dá ao trabalho de calcular quantos "domínios variadamente embaralhados". [cortando-o]. A fim de tomar mais claro o problema. e assim por diante. O que. digamos. criar uma nova proteína de coagulação mediante embaralhamento é como pegar ao acaso uma dezena de frases em uma enciclopédi. aparentemente. a antiplasmina "surge". por ligação a proteínas bacterianas. na esperança de escrever um parágrafo coerente. as probabilidades di reunir esses quatro domínios8 são de trinta mil elevados à quarta potência o que significa aproximadamente um décimo da décima oitava potência. Q Reservemos agora algum tempo para fazer um exame crítico do cenário de professor Doolittle. proteases já disponíveis. de dez mil genes. sendo uma duplicata da protrombina recentemente ungida pelo Gla. ativação pelo TF. o fator de Stuart. novamente: fator de Christmas a partir de fator de Stuart. Os organismos eucarióticos teu muitas peças de genes e.... inúteis teriam de ser descartados antes de s obter uma proteína com. aleatórias. uma atividade semelhante à do tpa. É conferida a capacidade de ligar-se ao cálcio e a superfícies específicas [negativamente carregadas].uma proteína com estrutura geral semelhante.. de fragmentos df genes. Yin: fator anti-hemofílico a partir da proacelerina. reflete um papel anterior como agente antibacteriano. inativos. independentemente da. Durante certo período. cada um dos quais se divide em média em três peças. um receptor de trombina. de acordo com sua própria explicação nenhuma . da proacelerina e di todos os vários supostos rearranjos da protrombina. o tempo de que o coágulo precisaria para se formar logo que ocorresse um corte. em média. fator de Stuart. embaralhamento"). antes que alguém (não apenas uma determinada pessoa) tirasse a sorte gran de. que tenha também novas e sofisticadas propriedades. e talvez a mais óbvia. O mesmo problema de probabilidade ultra-ínfim. a resistência do coágulo que seria formado por um sistema primitivo. não há maneira alguma de saber se ele. até que ponto a formação de coágulos impróprios seria prejudicial. proacelerina. Doolittie. diz respeito à complexidade irredutível. Se. para fins de discussão. do plasminogênio."). o fator de tecido com certeza não apareceria como resultado da duplicação mas outra proteína. Uma vez que um gene duplicado é somente uma cópia do velho gene.. proconvertina. Mesmo que. Mil bilhões de anos é mais ou menos cem vezes a estimativa atual d. sem números. Esse problema é discretamente evitado. O esquema de Doolittie enfrenta o mesmo problema na produção de protrombina. a que pressão fluida ele resistiria. fator de Christmas. por exemplo. ele não cobriria o ferimento.. quando e onde. as obj ecoes levantadas até agora não são as mais graves. e não no futuro. o fator de Stuart inicial. Alinguagem informal de Doolittle ("surge" etc. cerca de mil bilhões de ano. idade do universo. seria improvável que estancasse o sangramento. fator anti-hemolítico e proteína c virtualmente todas as proteínas do sistema! O terceiro problema nessa descrição da coagulação sanguínea é que ela evita as questões cruciais: quanto. deixamos a ciência e entramos no mundo de Calvin e Haroldo. além das formas ativas). todo o sistema desmoronaria. plasminogênio. dificultaria o aparecimento da protrombina ("resultado de uma duplicaçãf de um gene por protease e. Um gene para uma proteína talvez fosse duplicado por uma mutação aleatória. Ora. funcionaria de fato. o fator de Christmas ou o fator anti-hemofílico se combinassem frouxa ou rigidamente demais (ou caso se ligassem a formas inativas de seus alvos. Doolittie fornece um modelo que inclua números ou quantidades. Ainda assim. sim. com que rapidez. Se uma fábrica de bicicletas fosse duplicada. Nada é dito sobre o volume de material de coagulação inicialmente disponível. E isso o que significa a palavra duplicação. Ele diz que "o fator de tecido aparece como resultado da duplicação de um gene para [outra proteína]". houvesse apenas um pequeno volume de fíbrinogênio. seriam necessários. e se um milhão de pessoas apostassem nessa loteri. Amais séria. Se a ação inicial da antitrombina fosse rápida demais. E uma pena que o universo não tenha tempo para esperar.décima oitava potência. só funciona se há alguma coisa para selecionar alguma coisa que é útil neste instante. e não motocicletas. todos os anos. proteína bastarda derivada de. Quando essas questões cruciais são ignoradas. ou uma centena de outras questões semelhantes. precisa embaralhar e dar a si mesmo uma mão de cartas perfeita para ganhar o jogo.. ela fabricaria bicicletas. antiplasmina. aparentemente. uma explicação do aparecimento do fator de tecido deve incluir a suposta rota que ele tomou para adquirir a nova função.. Os valores absolutos e relativos desses e de demais fatores poderiam tomar qualquer dado sistema hipotético tanto possível quanto (o que seria muito mais provável) inteiramente errado. Em nenhuma etapa nem mesmo em uma única . simplesmente. o motor da evolução darwiniana. Quando um quadro meramente verbal do desenvolvimento de um sistema 102 A CAIXA PRETA DE DARWIN . se uma fibrina primitiva formasse uma bolha aleatória. não há ciência. . A segunda questão a considerar é a suposição implícita de que uma proteína feita de um gene duplicado teria imediatamente as novas e necessárias propriedades.) escondi enormes dificuldades. a da trombina muito lenta. ! Enfatizo aqui que a seleção natural. do fíbrinogênio ("um. aceitemos o cenário de Doolittie. tão complexo assim é pintado. em vez de uma malha. antitrombina. mas não "acontece". mas ele tenta disfarçar o dilema com referências metafóricas a yin e yang. A mola nasce de um relógio de pêndulo. Lembre-se que o público leitor do artigo de Doolittie publicado na Thrombosis and Haemostasis é formado por líderes da pesquisa sobre coagulação indivíduos que conhecem a última palavra sobre o assunto. APLAUSOS. nada fazendo até que seu ativador (a proconvertina) aparece na etapa seguinte e. mesmo que os dez bilhões de anos da vida do universo fossem comprimidos em um único segundo e revividos a cada segundo durante dez bilhões de anos. porém. de alguma maneira. Uma vez que ela não está fazendo nada de importância crítica. evoluído. o fator de tecido resolve que este é o complexo ao qual deseja se ligar. porém. O cenário de Doolittie reconhece de forma implícita que a cascata da coagulação é irredutivelmente complexa. No passo seguinte (a protrombina surgindo de i repente e já dotada da capacidade de ligar-se ao fator de tecido. como "o ativador só aparece duas etapas depois". pelo menos. O plasminogênio aparece em uma etapa. mas seu ativador (tpa). APLAUSOS A discussão precedente não teve o objetivo de desacreditar Russell Doo- . o artigo não lhes explica como a coagulação poderia ter surgido e. Simples palavras. como a cascata da coagulação. a ativa). EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 103 O mecanismo da seleção natural de Darwin efetivamente impediria a formação de sistemas de complexidade irredutível. todas as proteínas por sua sorte. e a trava tem origem na tampinha de uma garrafa de cerveja. pois seria como ficar esperando | sem ter nada para fazer. não acontecem dessa maneira. Seguindo o exemplo de Doolittie. que. A produção da proteína inútil seria. todas as etapas da via sugerida enfrentam problemas semelhantes. A barra de contenção é fabricada com o canudinho que se projeta de uma latinha abandonada de Coca-Cola. As coisas. Calculamos a probabilidade de obter apenas o tpa em um décimo da décima oitava potência: a probabilidade de conseguir o tpa e seu ativador juntos seria de cerca de um décimo da trigésima sexta potência! Trata-se de um número terrivelmente grande. A formação do fator de tecido no primeiro passo não é explicada. Não se pode esperar que um evento desse tipo acontecesse. as probabilidades de conseguir as duas juntas são aproximadamente o quadrado da probabilidade de se conseguir uma delas. um hipotético receptor de trombina aparecesse na terceira etapa e o fíbrinogênio caísse do céu na quarta etapa. simultaneamente. Isso só pode ser feito postulando-se um "monstro esperançoso" que obtém. a menos que alguém ou alguma coisa oriente o processo.10 sem nada para fazer. O fator de Stuart é introduzido em uma etapa. de alguma maneira. prejudicial. pelo menos até certo ponto. Se duas proteínas a proenzima e seu ativador são necessárias em uma etapa na via. sua perda não seria prejudicial e a produção do gene e da proteína custaria energia que outros animais não estão usando. O fato é que ninguém na Terra tem a mais vaga ideia de como a cascata da coagulação surgiu. O martelo entra em contato com a plataforma. poderíamos propor uma rota pela qual a primeira ratoeira teria sido produzida: o martelo aparece como resultado da duplicação de uma alavanca em nossa garagem. é na verdade muito pior: se uma proteína aparecesse em um passo. ele tão-somente conta uma história. talvez não pareçam ter maior importância. a pobre proto-protrombina também ficaria girando os polegares sem nada para fazer até que. surge apenas duas etapas depois. mas desperdiça seu tempo. Asituação. até que pensemos em suas implicações. ou pela orientação de um agente inteligente. subsequentemente.coagulação aparece até. a mutação e a seleção natural tenderiam a eliminá-la. finalmente. Virtualmente. a terceira etapa. resultado este do embaralhamento de vários palitos de picolé. O fundamental é que os conglomerados de proteínas têm de ser inseridos todos ao mesmo tempo na cascata. Ainda assim. que depois decola. tomaram vacina. Três casos em uma semana no mesmo bairro significam que a doença está se alastrando. O sarampo é raro nos dias de hoje. Mas as coisas mais importantes primeiro: há necessidade imediata da vacina. o garoto nunca foi vacinado. onde um caminhão refrigerado espera para levar os pacotes ao aeroporto. superpovoado. liga para a Secretaria de Saúde Pública e relata o problema. fez um esforço igual para compreender as origens da coagulação.littie. Chantecler empurra para o lado o poste telefónico e se levanta do chão com o sangramento na cabeça já estancado. O plano é iniciar um programa emergencial de vacinação nos bairros mais próximos. separadas de outros pacotes. A coagulação do sangue é um paradigma da espantosa complexidade subjacente até mesmo a processos corporais aparentemente simples. difteria. Como a encefalite. Ninguém mais. O técnico confere a rotulagem dos pacotes. a médica examina o terceiro jovem paciente que não foi à escola por causa de febre. Um técnico desce para uma área de armazenamento. A discussão acima teve o objetivo exclusivo de esclarecer as enormes dificuldades (na verdade. no desenlace. Poucas crianças no bairro pobre. O secretário de saúde envia um fax ao Centro de Controle de Doenças dos Estados Unidos (cdc). Como os outros dois. de pé. [mediatamente. no qual um verdadeiro zoológico de elementos bioquímicos exibindo vários ornamentos e rearranjos gerados por enzimas modificadoras saltam uns após os outros em ângulos exatos. onde há várias grandes salas refrigeradas e onde são estocadas vacinas contra sarampo. Empurra o carrinho para um espaço de carregamento. até que. meningite e muitas outras. Há muitos aviões estacionados no terminal. A médica receia que esteja começando uma epidemia. a teoria darwiniana cai em silêncio. As crianças doentes ficarão de quarentena. O sarampo toma o paciente muito mais suscetível a outras infecções. catapora. Como uma espécie de máquina Rube Goldberg definitiva. pedindo dez mil doses de vacina contra sarampo. Na verdade. outro caminhão refrigerado espera para receber a carga. As caixas de vacina são embarcadas no avião. Diante dessa comple104 A CAIXA PRETA DE DARWIN xidade. Os pais pensam que é apenas uma questão de pintinhas temporárias e repouso na cama. existente inclusive em fenómenos simples. será lançado um programa educacional para alertar os pais sobre os perigos permanentes dos vírus que atacam crianças. DAQUI PARA LA )SARAMPO Na clínica. No aeroporto o caminhão entra em um terminal de serviço de entrega de cargas comerciais. a cascata da coagulação é um fascinante espetáculo de equilíbrio. No aeroporto da cidade afetada. aplaude demoradamente. de modo a isolar a doença. em uma sequência de organização meticulosa. As caixas são identificadas pêlos rótulos. depois que o surto for controlado. O motorista verifica o endereço da . e colocadas no caminhão. mas o motorista do caminhão acha uma placa que indica o avião que se destina à cidade certa. nota que as vacinas contra sarampo estão em caixas depositadas em um canto 106 A CAIXA PRETA DE DARWIN nos fundos e coloca-as em um carrinho. dores no corpo e olhos vermelhos. Tal como os dois primeiros. Aplatéia. ele merece muito crédito por ser um dos pouquíssimos talvez o único que está realmente tentando explicar como esse complexo sistema bioquímico surgiu. As pessoas esquecem como essa doença pode ser perigosa. Estão errados. que realizou muitos bons trabalhos ao longo dos anos no campo da estrutura da proteína. em Atlanta. A médica é informada de que o primeiro paciente acaba de falecer. o menino está com sarampo. varíola. O fax é recebido no cdc e o pedido é aprovado. a evidente impossibilidade) de um problema que tem resistido há quatro décadas de esforços resolutos de um excelente cientista. os políticos botarão a boca no mundo e crianças morrerão. O diretor sorri. A cada criança que passa. engenhosidade e perícia técnica do homem. ao invés de mole. Dois meses depois. ela havia se internado para fazer uma operação de apendicite. já conheceu tanta gente estúpida e incompetente que não consegue engolir tudo isso. de incluir alguns dos jovens arruaceiros locais no rol das crianças condenadas à morte. para o avião. Os confusos chefes de governo ordenam uma investigação. Logo depois já há uma longa fila de meninos e meninas entrando na clínica para serem vacinados. crianças encantadoras. de qualquer maneira. para a clínica. . presidida pelo tio de um vizinho. extrai o líquido e o injeta no braço da criança. Mas talvez o filme precise de mais suspense à medida que a epidemia continua. desça para a área de armazenamento e note que todas as etiquetas se soltaram da caixa. mas não há mais mortes. talvez. A comissão de zoneamento urbano. o técnico. os funcionários de saúde se reúnem e um pedido é feito ao cdc. Começa a epidemia. O caminhão leva as caixas de vacina para o avião errado. Ou leva a vacina para o prédio errado. ação. Em todos esses casos. quando o pedido chega ao cdc. Suor escorre pelo rosto do técnico. duzentas crianças haviam morrido e milhares estavam doentes. Mais três crianças morrem. Cético dos pés à cabeça. para a cidade e. O diretor se recosta na cadeira e joga o roteiro em cima da mesa. Não era isso o que Shakespeare fazia? EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 107 Ninguém paparica as sensibilidades das massas maltrapilhas. O avião descarrega a carga em um caminhão errado. remove a tampinha de metal mole. que apura que os pacotes foram etiquetados erroneamente. autorizou outro vizinho a abrir uma sala de vídeo em seu tranquilo bairro. Assim. a doença se espalhará. Mais algumas crianças pegam sarampo. Variações desse tema poderiam ser feitas à vontade. "Epidemia!" seu primeiro filme feito para a tv está indo muito bem. Ele poderá ser demitido. A epidemia está sob controle e os funcionários do município passam a planejar a campanha educacional. odeia políticos e despreza crianças. insere a agulha de uma seringa no frasco. que faz uma careta. médicos e enfermeiras atraentes e respeitáveis membros do governo. Para o caminhão. As crianças desfilam barulhentas diante da enfermeira e recebem suas picadas. A estratégia funciona.clínica em um pedaço de papel preso aos pacotes e dá partida ao veículo. Tem drama. e não podem ser retiradas sem quebrar o vidro e contaminar a vacina. O ventilador do refrigerador as espalhou por toda parte. quase todas as crianças da cidade estão doentes. As tampinhas dos frascos de vacina foram acidentalmente feitas com metal duro. Nesse momento. O diretor então fecha os olhos e começa a imaginar alguns cenários diferentes. E arruaceiros da escola local esvaziaram os pneus de seu carro. Durante essas semanas. finalmente. Nada pode ser feito. O diretor não gosta de médicos. A doença tem de seguir seu curso. infelizmente. Vai dar um jeito. Além do mais. Bah! O diretor não gosta de finais felizes. Quase todas haviam sido vacinadas. uma verdadeira tropa de atendentes descarrega o caminhão e abre as caixas. misturando-as irremediavelmente. Os grandes artistas devem chamar atenção para as fraquezas e tragédias humanas. e que a vacina era para difteria e não para sarampo. Uma doença assassina foi derrotada pelo planejamento. Ele sabe que serão necessárias semanas para analisar as caixas e descobrir qual vacina é a certa. ele quer ser um grande artista. Na clínica. e morrem duas dezenas. O técnico desce às salas refrigeradas e pega as caixas etiquetadas como "vacina contra sarampo". O caminhão é sequestrado a caminho da clínica. ocasionadas por limitações dos próprios homens. Passam-se os dias. A vesícula biliar de sua irmã foi extraída por um hábil cirurgião. Algumas das crianças mortas haviam recebido a vacina. Passa-se uma semana. a enfermeira pega um vidro da vacina. Mas não havia placas neles. porque a célula coloca nelas material que não é encontrado em outros locais. o lisossomo (unidade de remoção de lixo da célula).nota satisfeito o diretor. Pegamos o mais próximo e acabamos em Pittsburgh. ele nem sai do depósito. Como vimos no filme feito para a tv. nos quais tarefas distintas são realizadas. prontos para partir para seus destinos. a transportadora tem que reconhecer o endereço e colocar a carga no veículo de entrega certo. E o cavaleiro tinha que reconhecer seu destino quando lá chegasse. e os motoristas e passageiros se recusavam a dizer para onde iam os ônibus. . Emst Haeckel pensava que a célula era um "glóbulo homogéneo de protoplasma". a incompetência humana é destacada.l 2-1. motores ronronando. lavanderia. metabolizar as gorduras). as células eucarióticas (que incluem as células de todos os organismos. vesículas secretoras (que armazenam carga antes desta ser enviada à célula). menos as bactérias) possuem muitos compartimentos diferentes. As grandes realizações da ciência vacinas para derrotar doenças. Todo o sistema deve estar instalado para que funcione. e o peroxissomo (que ajuda a Endossomo. o aparelho de Golgi (uma estação intermediária para proteínas que estão sendo transportadas para outro lugar). a mitocôndria (que produz a energia da célula). uma luta épica: Albert Einstein contra os Três Patetas. o motorista do veículo tem que saber quando chega ao destino certo. quartos de dormir e banheiro. O diretor bate na mesa. Da mesma maneira que uma casa tem cozinha. aviões e automóveis para levar suprimentos rapidamente são inutilizadas por pura e simples estupidez. Embora o filme desse destaque à morte e à doença. O sistema de ônibus enfrenta o mesmo problema com que o cdc teve de lidar: entregar os pacotes certos (passageiros) no destino certo. Todos os compartimentos são isolados do resto da célula por uma membrana própria. Vamos supor que tenhamos ido a um terminal na Filadélfia para pegar um ônibus com destino a Nova York.. Lisossomo Peroxissomo. alguém tinha que se certificar de que a correspondência ali contida devia seguir para o lugar para onde o cavalo ia. para todos os efeitos nunca foi enviado. Reproduzido com permissão. Caso seja entregue no endereço errado ou o recipiente não possa ser aberto quando chega. os mesmos problemas são comuns a todas as tentativas de conseguir que um determinado pacote chegue a um destino específico. Sim. As próprias membranas também podem ser consideradas compartimentos separados. Todos os problemas que surgiram nos cenários do diretor envolvem a entrega de um pacote ao destinatário final. Estava enganado: cientistas demonstraram que as células são estruturas complexas. Quando o cavaleiro descia da sela para pegar um malote. da mesma maneira que um aposento é separado do resto da casa por paredes e porta. se o pacote for mal etiquetado ou não existir etiqueta. e a carga tem de ser desembarcada. a célula conta com áreas especializadas e separadas para tarefas diferentes (Figura 5-1). Todos os sistemas de entrega de carga enfrentam problemas semelhantes: a carga deve ser etiquetada com o endereço de entrega correio. Cem ônibus estavam alinhados com perfeição em uma fila. Membrana plasmática Extraído de Alberts et ai. o tema do filme será uma batalha. o retículo endoplasmático (que processa as proteínas). fig. _ Aparelho de Golgi _ Mitocôndria Retículo endoplasmático com polirribossomas ligados à célula . Essas áreas incluem o núcleo (onde reside o adn). O antigo correio a cavalo enfrentava a mesma situação. Em particular. Einstein não tem a menor chance. por exemplo. de acordo com o destino da proteína. Por isso faremos primeiro uma analogia. As mitocôndrias. Todas as máquinas de proteínas têm nomes um tanto exóticos. todas as áreas enfrentam o problema de obter novos materiais. O leitor descobrirá que a célula tem que enfrentar os mesmos problemas que o Centro de Controle de Doenças encontra quando despacha um pacote de vacinas. e não por magia. há na célula mais de vinte seções diferentes. A sonda espacial tem a forma de uma enorme esfera. portanto. Uma nova proteína. As novas baterias são feitas moendo-se as velhas. vamos nos concentrar nos mecanismos usados pela célula para levar uma proteína à unidade de remoção de lixo. cada uma contendo maquinaria destinada a tarefas especializadas. Algumas a agarram e enviam para o local que deve atingir: daqui a pouco seguiremos uma proteína ao longo de seu caminho. que são remetidos a pequenas cidades. da mesma forma que os detalhes de um serviço de entrega podem diferir. recém-fabricada pela célula. novos materiais podem ser 1)0 A CAIXA PRETA DE DARWIN fabricados em um centro e enviados para os demais compartimentos. Há duas maneiras de se resolver isso. As baterias se estragam após certo tempo e a sonda tem que fabricar outras. o espaço entre as membranas interna e externa e a própria membrana externa. A época é o futuro distante. Neste capítulo. tal como tantas aldeias auto-suficientes. A célula é um sistema dinâmico: fabrica ininterruptamente novas estruturas e se desfaz de material velho. Dentro dela há várias esferas menores. que foram lançadas no cosmo para explorar as bordas longínquas de nossa galáxia e mais além. percebeu que os perigos eram grandes demais. A humanidade tentou explorar diretamente o espaço. tal como uma grande cidade que fabrica calças jeans e rádios. Pode-se.Alguns compartimentos possuem seções separadas. dependendo se o pacote deve cruzar uma cidade ou um oceano. a grande maioria das proteínas é produzida centralmente e enviada para os demais compartimentos. leva algum tempo para a sonda chegar às fronteiras da galáxia. auto-sufícientes. cada compartimento pode fabricar todos os seus suprimentos. Claro. derretendo-os. Na maior das esferas internas vamos chamá-la de "biblioteca" estão os projetos para a fabricação de todas as . Nas células. tem de realizar todas as suas tarefas seguindo mecanismos minuciosamente detalhados. por conseguinte. o lisossomo. Os detalhes podem diferir. Uma vez que seus compartimentos são isolados uns dos outros. A sonda espacial é uma máquina e. do começo ao fim. Uma das máquinas utilizadas nesse processo é denominada "trituradora de baterias". O trabalho então foi passado a sondas espaciais mecânicas. recuperando-se componentes usados. Em segundo. Ou poderá haver uma mistura dessas duas possibilidades. pensar numa mitocôndria como contendo quatro seções distintas: o espaço interior da membrana interna. a própria membrana. encontra em seu caminho numerosas máquinas moleculares. e ainda mais tempo para ir além. Elas podem aterrissar em planetas estéreis e executar operações de mineração de matérias-primas. tempestades magnéticas e extraterrestres hostis. Uma dessas tarefas é reciclar velhas baterias. depois de enfrentar cometas. A remessa das proteínas entre os compartimentos constitui outro intricado e fascinante processo. mas. e captar energia da luz das estrelas e usá-la para carregar suas baterias. embora alguns compartimentos fabriquem seu próprio material. e é difícil para muitas pessoas formar uma imagem mental dessas coisas se não estão acostumadas a pensar nelas. Em primeiro lugar. fabricar máquinas novas com o minério local. por isso as sondas espaciais foram construídas para serem auto-suficientes. Contando membranas e espaços internos. refundindo peças fundidas e adicionando novos produtos químicos. são envolvidas por duas membranas diferentes. que nos ocupará nas páginas seguintes. e os pequenos imãs que ela possui permitem-na ligar-se a este com segurança. Em vista disso. Nessa seção há muitas cópias das chamadas máquinas-mestras. porcas e fios que flutuam livremente de um lado para o outro. Quando a guia. a máquina-mestra desenha primeiro um "ornamento" temporário que assinala que a máquina tem de deixar a área principal. de "sala de processamento n" l") há um local de recebimento. a sonda sente (por meio de algum mecanismo que vamos ignorar) que precisa fabricar outro triturador de bateria e enviar uma máquina recém-construída para trabalhar na sala de remoção de lixo. Na área principal há outra máquina. que tem um. onde ela ajudará na reciclagem de velhas baterias. fazendo com que esta interrompa a fabricação do triturador. Na parte de fora de uma das esferas internas (vamos chamar essa esfer. A forma especial da antena ajustada diz a outros mecanismos para orientar o triturador até a sala de tratamento de lixo. o projeto e a guia. O triturador de bateria passa em seguida pelas salas de processamento n° 3 e n° 4. A planta se solta do scanner e sai flutuando da biblioteca a caminho da área principal da sonda. e esta correia puxa o novo triturador de bateria. Subindo até o omamento. utilizando mecanismos semelhantes aos que a levaram da sala n° l para a sala n° 2. Quando o ornamento bate à janela (é grande a quantidade de solavancos). Nas salas de processamento. apêndices móveis que se projetam da máquina-mestra pegam parafusos e porcas e começam a montar o triturador. pois as endentações físicas no projeto fazem com que a máquina-mestra fabrique a máquina assim codificada. Junto a essa seção há uma janela. então não mais necessário. A subsala agora flutua a uma pequena distância através da área principal. Mas. A forma da guia é exatamente complementar à do ornamento. a janela se abre como se fosse o obturador de uma câmera fotográfica. Um belo dia. O resto da parede que foi deixado para trás fecha-se suavemente por si mesmo. pegando parafusos. o ornamento e as partes anexadas entram nessa seção. antes de entrar em uma segunda sala de processamento. Na área principal há muitas máquinas e componentes: parafusos. espantosamente. mecanicamente. Nesse instante. forma complementar a uma parte da guia e a uma parte do ornamento. Quando a planta se engata no scanner. porcas e outras partes que flutuam por ali e. montando a máquina peça por peça. ele ativa uma correia transportadora dentro da sala de processamento. Eles não são projetos comuns. Podemos imaginá-los como projetos em braile ou talvez como uma partitura furada de piano automático . chamada guia. . Elas fazem isso lendo as perfurações nos projetos. Enquanto o triturador estava sendo puxado pela janela. o processo necessário é posto em movimento: o projeto do triturador de bateria é fotocopiado na biblioteca e a cópia flutua para uma janela do local (lembre-se. máquinas de compressão embutidas nas paredes flexíveis da sala de processamento n° l fazem com que uma seção da parede se feche em tomo de algumas das máquinas. Na borda do projeto há perfurações arrumadas em um padrão especial. não há gravidade). que se ajusta com exatidão a um mecanismo de varredura eletrônica localizado na janela. Zumbindo. outra máquina retirou o ornamento. contudo. deixando do lado de fora a máquina-mestra. cuja função é fabricar outras máquinas.máquinas existentes na sonda. antes de montar o corpo do triturador. logo entra em contato com a máquina-mestra. A subsala se funde com a parede e expele seu conteúdo na sala de processamento n° 2. as máquinas recebem as etiquetas que as orientam para seus destinos finais. Uma antena é instalada no triturador de baterias e rapidamente ajustada para formar uma configuração muito especial. flutuando na área principal. O projeto do triturador de bateria. a guia empurra para baixo o comutador da máquina-mestra. formando uma subsala nova e flutuante. o comutador da máquina-mestra é ligado fazendo com que se reinicie a construção do triturador. Chamaremos essa trabalha na remoção de lixo da célula proteína de "lixase". a lixase recebe um grande e complexo carboidrato. Um único erro fará com que o sistema entre em pane. As proteínas existentes no poro reconhecem um sinal no mARN. o ornamento é a sequência de sinais. A descrição exige apenas um parágrafo. a máquina de portão de saída faz uma pequena perfuração na sala de tratamento de lixo e a esfera em trânsito se funde com ela. Passando a proteína pelo canal e entrando nc er. puxador. ou simplesmente arn) é tirada do gene do adn que codifica a formação de uma proteína que o lisossomo. o poro se abre. marcador de saída e portão de saída. a biblioteca é o núcleo. que se projeta da sala de tratamento do lixo. No citoplasma. sim e não. Outra máquina (a "portão de saída") passa em seguida por ali. cada um dos muitos componentes que se ligam têm de fazer isso com precisão e. para o receptor de srp existente na membrana de retículo endoplasmático (er) e nela se prendem. Fora da subsala existe outra máquina (a "codificadora de entrega"). Isso é ficção científica. e todos devem chegar e partir nas horas certas. codificador de entrega. Quando se liga a elas. O srp e as moléculas associadas flutuam. a área principal é o citoplasma. o projeto é o adn. Vejamos rapidamente uma descrição de como uma proteína sintetizada no citoplasma chega ao lisossomo. Não se preocupe se esquecer logo os nomes e processos do transporte celular. a antena é um carboidrato complexo. uma enzima interrompe a sequência do sinal. l. com uma forma que complementa exatamente a forma de uma máquina (a "marcadora de saída"). as salas de processamento n° 2 e 3 são os aparelhos de Golgi. a sala de processamento n° l é o retículo endoplasmático (er). a cópia do projeto é o arn. e várias proteínas representam os papéis do cortador. despejando seu EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA l l 3 conteúdo na unidade de remoção. não é? Bem. em seguida. O mARN é feito no núcleo e.) Uma cópia arn (denominada arn mensageiro. Todas as máquinas fantásticas de nossa sonda espacial possuem equivalentes diretos na célula. o triturador de baterias é uma hidrolase lisossomal. em seguida. Logo que se complet a sequência de sinais. Se qualquer um de seus numerosos componentes estiver ausente. ela tem uma forma complementar a uma parte do codificador de entrega e da marcadora de saída. a janela da biblioteca é o poro do núcleo. uma partícula de reconhecimento de sinal (srp) capta e faz com que o ribossomo pare. certo? Coisas tão complexas assim não existem na natureza. O triturador se dirige para os arrastadores e essa área da parede começa a expandir-se para formar uma subsala. as máquinas-mestras são os ribossomos. a guia é a partícula de reconhecimento de sinal (srp). em seguida. o leitor possa perceber com muita facilidade que o sistema de transporte que enviou o triturador de baterias ao seu destino é irredutivelmente complexo. usando a informação contida no mARN. Uma vez no er. primeira parte da cadeia de proteínas em crescimento contém um sequência de sinais formada por aminoácidos. Além disso. o triturador não é entregue na sala de tratamento de lixo. O triturador de baterias finalmente está em condições de iniciar seu trabalho. desprender-se. o objetivo aqui é apenas fornecer um vislumbre da complexidade da célula.Na parede da última sala de processamento há máquinas ("arrastadores") com uma forma complementar à da antena ajustada do triturador. A sala de tratamento do lixo é o lisossomo. o local de recepção é o receptor srp. o mARN flutua e penetra no citoplasma. as "máquinas-mestras" da célula os ribossomos começam a produzir lixase. as subsalas são vesículas revestidas de túnica ou clatrina. flutua para um poro do núcleo. Esse fato faz simultaneamente com que o ribossomo reinicie a síntese e que se abra um canal de proteína na membrana. Talvez. o delicado equilíbrio do sistema tem que ser mantido. A sonda em si é a célula. não. correio? Acélula é um "glóbulo homogéneo de protoplasma". Proteínas revestidas de túnica . a essa altura do livro. A subsala se engata na sala de tratamento de lixo através das duas máquinas complementares.. O terceiro método é o transporte vesicular. esse processo ocorre bilhões de vezes em nosso corpo. permitem a entrada das proteínas. O segundo método é o transporte transmembrana. deixando como resíduo a manose-6-fosfato (móp). Ne interior deste. O sistema celular autêntico já está eir funcionamento. Ocorre quando uma única proteína entra como se fosse um fio através de um canal de proteína. entre o núcleo e o citoplasma (ou. tal como arn recém-produzido. precisa dos serviços de dezenas de proteínas diferentes para chegar en segurança. O receptor de M6p agarra o móp da lixase e o puxa antes que a vesícula desenvolvida se afaste. a vacina viajou. essenciais. como aconteceu quando a lixase passou do citoplasma para o er. a porta abre e o carro entra. todos os dias. os dois primeiros métodos podem ser considerados os mesmos: ambos usam portais de membrana que. se este estiver correio. dirija-se ao aparelho de Golgi e se combine com c mesmo. que reconhece especificamente e 6-SNARE do lisossomo.idade onde era necessária ïercorrida pela lixase. não há obstáculo à expansão ou contração do tamanho do portal. a v-snare. proteínas de clatrina se juntam ecomeçair a se desenvolver. E conhecido como transporte controlado por portão. Uma segunda enzima corta o carboidratc recém-anexado. Em lugar de um atendente. do tipo de veículo usado. o portal é menor e as proteínas têm que entrar como se fossem fios. há uma proteína. um grande portão se abre e se fecha para regular a passagem das proteínas através da membrana. Em consequência. Não dependem da distância percorrida. seletivamente. Esse é o mecanismo que regula o fluxo de material. as proteínas nsf e snai fundem a vesícula com o lisossomo. digamos. contendo alguma lixase e outras proteínas. porém. há um receptor d( proteínas que se liga ao M6p. Q A sonda espacial fictícia é tão complicada que ainda não foi inventada. na linguagem da sonda espacial. Um carro com placa diplomática chega. mas. vamos denominá-lo transporte controlado por portão. se contêm o sinal apropriado. Não importa se o carro percorreu três metros . ainda assim. se expanda. nem mesmo de forma aproximada. Muitos dos requisitos para o transporte da vacina são 3S mesmos para fazer com que uma enzima do citoplasma chegue ao [isossomo. ou dos materiais com as quais os sinais são feitos. mi e seiscentos quilómetros do Centro de Controle de Doenças até a grand EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 115 um trilhão de vezes mais que a distância . Um livro didático recente menciona três métodos diferentes usados pela ïélula para levar proteínas aos compartimentos. o scanner vasculha o código de barras.1 No primeiro. o portão se abre. Algumas proteínas são devolvidas ao er. No caso do transporte controlado por portão. a garagem tem um scanner que lê o código de barras na placa e. No que nos interessa. Essa sequência ocorre mais duas vezes. Em nosso imaginário filme de tv. No lado externo aí vesícula. de modo que eles são equivalentes. A ciência é mais estranha que a ficção. à medida que a proteíns progride através dos vários compartimentos do aparelho de Golgi. No caso do transporte transmembrana. No interior da vesícula de clatrina. Ne compartimento final do Golgi. para esse tipo de transporte? Imaginemos um local de estacionamento reservado para carros com placa diplomática. o portal é muito grande e as proteínas podem entrar em sua forma curva. como aconteceu na viagem a partir do aparelho de Golgi (a sala de processamento final) para o lisossomo (a sala de tratamento do lixo). A lixase chegou nesse momento ac seu destino e pode iniciar o trabalho para o qual foi fabricada. Em princípio. no qual a carga de proteínas é colocada em recipientes para remessa. Uma vez cortadas. Quais são os requisitos mínimos. e a cada segundo. A lixase atravessa uma distância de cerca de um décimo milésimo de polegada em sua jornada do citoplasma para o lisossomo. uma enzima reconhece o sinal na lixase e põe sobre ei outro grupo de carboidratos.fazem com que uma gota do er. Eles são impostos pelo tipo de trabalho a ser feito. o fluxo de projetos da biblioteca para a área principal). A curta descrição dos requisitos do transporte controlado por portão e do vesicular. Sistemas irredutivelmente complexos como ratoeiras. um jipe ou uma motocicleta. que entraria na garagem especial e deles os carros sairiam e estacionariam. elas não seriam reconhecidas. 4) uma etiqueta de identificação no caminhão. à vesícula de clatrina. seria prejudicial para o organismo que possuísse um sistema de transporte por portão que funcionasse muito bem. não levou em conta numerosas outras complexidades do sistema. um scanner e um portão que éativado pelo scanner. de especificar o destino das mesmas. ou se o veículo é um caminhão. faltaria um mecanismo que permitisse que os carros entrassem ! no caminhão. se "acontecesse" de uma vesícula ser formada nesse local. Suponhamos agora que em vez de os carros dos diplomatas entrarem na garagem um após o outro. a colocação dos carros dentro do caminhão (uma vesícula para transportá-los) esconderia os adesivos e eles não conseguiriam entrar na garagem. três requisitos básicos são necessários ao transporte controlado por portão: uma etiqueta de identificação. Mas. e às proteínas v-snare. Voltando ao mundo da célula. pudesse entrar na garagem. O transporte controlado por portão e o transporte vesicular são dois mecanismos separados. Nesse caso. 5) um scanner na garagem. uma vez que elas apenas tornam o sistema mais complicado. O transporte vesicular é ainda mais complicado do que o controlado por portão. Não podemos começar com uma base. t-SNARE e snapnsf. E se o canal estivesse aberto a todas as proteínas. Se não houvesse um receptor para reconhecer o sinal ou nenhum canal para elas passarem. e 6) um portão de garagem ativável. Se um desses elementos falta.'. nenhuma maneira. o transporte tampouco ocorreria. Na falta de qualquer uma dessas funções. Mas.ou dez mil quilómetros. Se o código de barras está certo. acrescentar uma . precisamos de uma maneira pela qual o caminhão possa reconhecer os carros certos. o transporte vesicular não pode ocorrer ou a segurança do compartimento de destino corre perigo. o compartimento fechado não seria diferente do resto da célula. um não ajuda a compreender o outro. Ou suponhamos. tampouco. ele não pode se desenvolver gradualmente a partir deste último. portanto. pegar alguns ratos. não podem diminuir a complexidade irredutível do transporte com destino certo. que o caminhão tivesse a mesma etiqueta que os carros e. em vez disso. e de uma maneira de os carros saírem do caminhão. não haveria mecanismo para identificar as proteínas que deveriam entrar nela e. EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA l l 7 portanto. note-se. de uma maneira da garagem identificar o caminhão. ao receptor móp na vesícula de clatrina. Se as proteínas não contivessem um sinal para o transporte. já dentro da garagem. 3) um scanner no caminhão. Se tivéssemos adesivos com códigos de barra nos carros dos diplomatas. todos os diplomatas tivessem que entrar com seus carros pela traseira de um grande caminhão. 2) um caminhão com capacidade para transportá-los. ainda assim. ou o veículo não entra ou o estacionamento não é mais uma área reservada. e este não teria utilidade. a suposta evolução darwiniana gradual do transporte por portão na célula enfrenta grandes problemas. No sistema de transporte vesicular da célula. o transporte controlado por portão é irredutivelmente complexo. Se alguns carros entrassem aleatoriamente no caminhão. Sendo assim. Um cenário desses exigiria seis componentes separados: l) uma etiqueta de identificação nos carros. o veículo pode passar. esses componentes correspondem à manose-6-fosfato. Colocar proteínas com etiquetas d»s endereço em uma vesícula sem etiqueta tornaria as etiquetas inúteis e. Por conseguinte. máquinas Rube Goldberg e transporte intracelular não podem evoluir à moda darwiniana. 1)6 A CAIXA PRETA DE darwin Por requerer um mínimo de três componentes para funcionar. Uma vez que o transporte vesicular requer mais componentes do que o transporte controlado por portão. carros não pertencentes a diplomatas também entrariam na garagem. a nova proteína toma-se tão grande que não pode passar por um canal controlado por portão. De modo análogo. ou pregueadas. Se o ribossomo não pára. Q Suponhamos. estiradas. em seguida. Poderá essa proteína transformar-se por evolução em uma partícula de reconhecimento de sinal (srp)? Não. ao ser desligado o ribossomo da célula). Imaginemos que as vigas estivessem próximas e que a área entre elas fosse tão enfraquecida que a argamassa rachasse e um buraco se formasse na parede. de repente. ou os ratos rugirão. examinar alguns papéis prováveis para alguns dos componentes do sistema de transporte. Esse trabalho demonstra que é extremamente implausível que componentes usados para outros fins se adaptassem por acaso a novas funções em um sistema complexo. esse fato destruiria a célula (alguns venenos letais matam. Uma casa com um buraco na parede nunca seria vendida. Em alguma ocasião. que uma proteína poderia se ligar às fases iniciais de novas proteínas à medida que essas fossem fabricadas pelo ribossomo. permitiria que alimentos. assim. Todo o sistema tem de ser montado na mesma ocasião. Uma das partes da ratoeira poderia ter sido usada para algum outro fim que não pegar ratos. de modo que colocar sobre elas uma proteína pregueada as protegeria. o mesmo tendo acontecido com os outros elementos. não podemos começar com uma sequência de sinais e fazer com que uma proteína siga até certo ponto na direção do lisossomo. que a srp moderna não poderia ter evoluído de uma proteína cujo trabalho fosse ligar-se a novas proteínas e protegê-las contra a degradação. e uma célula com um orifício estaria em grande desvantagem em comparação com outras. Proteínas dobradas. Isso seria um aperfeiçoamento? O buraco na parede permitiria que insetos. Isso não é um melhoramento. Mas talvez estejamos ignorando uma coisa. Essa proteína ajudaria uma nova proteína a preguearse rapidamente. Além do mais. por ter uma região oleosa. em vez disso. não podem cruzar o canal controlado por portão. porque ela reforçava a membrana. acrescentar um martelo. Vamos supor que começamos com uma proteína que. contudo. se um proto-SRP fizesse com que o ribossomo interrompesse seu trabalho de sintetização como faz o moderno srp mas a maquinaria para voltar a ligar o ribossomo ainda não estivesse instalada. que era benéfico para a proteína estar nesse local. no entanto. embora uma parada temporária na síntese da proteína seja crucial nas células modernas. Suponhamos ainda. temos um dilema: no início. uma mutação que fizesse proteínas se agregarem na membrana. Parece. até que sua construção estivesse completa e elas se pregueassem. onde o srp moderno as recebe. ratos. e assim por diante. Analogamente. . pegar mais ratos. e não a mante-la lisa o oposto do que faz o moderno srp. várias partes que estavam sendo usadas para outras finalidades reuniram-se. reside na membrana da célula. Haveria algum modo dessa proteína se transformar em um canal controlado por portão? Isso seria o mesmo que 118 A CAIXA PRETA DE DARWIN perguntar se vigas de madeira em uma parede poderiam ser transformadas um passo darwiniano após outro. tornando-a resistente a rasgões e buracos. cobras e outras coisas entrassem. para produzir uma ratoeira funcional. uma pequena mutação após outra em uma porta dotada de scanner. Podemos. mas também deixaria sair o calor ou o ar-condicionado. pegar mais ratos. ir um pouco mais adiante etc. Assim. são mais vulneráveis. Será que isso poderia ter acontecido? Não podemos fazer um exame exaustivo de todos os papéis possíveis para um dado componente. E. um inibidor sem controle da síntese da proteína mataria a célula. É tudo ou nada.mola. mudaram para o papel que ora representam. atp e outros materiais necessários escorressem para fora. quem sabe. que isso fosse um aperfeiçoamento. os componentes do sistema de transporte intracelular estiveram inicialmente cumprindo outras tarefas na célula e. deixando um pequeno buraco. sal. adicionar uma proteína receptora de sinais. Vamos supor ainda. porque proteínas novas. Suponhamos que uma enzima colocasse um grande grupo de carboidratos (o "ornamento") sobre as proteínas. ma. na verdade. ajudada pela mão de um adulto. A célula é um sistema dinâmico e. máquinas na longa sequência que leva as proteínas do citoplasma para c lisossomo. . a menos que im agente inteligente oriente a montagem. porém. na vesículi errada. MORTE PREMATURA Em uma das versões de nosso filme para a tv. e usá-las diretamente como peças especializadas de um iegundo sistema irredutível (como uma ratoeira). como deve ser. O médico tira uma amostra de tecido da menina e a envia a um laboratório para análise. e não úteis à célula. Uma enzima que cortasse a sequência do sinal (o "ornamento") seria nociva se a sequência estivesse representando um papel positivo em uma célula primitiva. Em ambos os casos. uma etiqueta errada foi colada em uma caixa de vacina e crianças morreram. outras partes isoladas do sistema na verdade seriam prejudiciais. Em vez disso. Na vida real. Neste capítulo. menininha sofre de doença da célula.onstrução de um sistema de transporte enfrenta o mesmo problema: o sistema não poderia ser montado aos poucos com peças novas ou de segunda mão. É uma menina gravemente retardada. O exame clínico revela coração. vimos que a . Move-se com gestos rígidos. impediria que ela passasse por qualquer futuro portão que se parecesse com um portão moderno no ER. seria um obstáculo ao desenvolvimento de um sistema de transporte. os problemas ósseos e neurais se agravarão com o tempo. à medida em que essas eram fabricadas. etiquetas misturadas ou inexistentes podem causar mortes. notamos que não poderíamos pegar partes esiecializadas de outros sistemas complexos (como a mola de um relógio lê pêndulo). uma vez que tomaria maior a proteína. As células dos pacientes com a doença carecem de uma da. Será que esse passo poderia acabar se tomando parte da sequência de transEXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA l l 9 porte intracelular? Não. Todas as células 120 A CAIXA PRETA DE DARWIN contêm milhares de pequenos grânulos densos. Q No Capítulo 2. da mesma maneira que precisz construir novas estruturas.2 Uma vez que essa doença é progressiva. Aprisionar proteínas como a "lixase" em uma vesícula seria danoso se a lixase originalmente tivesse que trabalhar solta. tem que degradar continuamente as antigas Material velho é levado ao lisossomo para degradação. A remoção do ornamento seria um passo para trás se ele tivesse trabalho a fazer. que não aparecem eu células normais. morrerá antes de completar cinco anos de idade. A doença da célula l é causada por um defeito na via de transporte da. Em crianças que sofrem da doença da célula l. enzimas que deveriam chegar ao lisossomc nunca completam a viagem. foi apenas uma história fictícia: uma história sobre uma história. ajudasse a estabilizar a proteína. O ornamento. Vamos imaginar que isso. O ornamento. fígado e baço dilatados. Tosse e coriza sugerem as muitas outras infecções das vias respiratórias superiores que sofreu em sua jovem vida. o lixo é jogado na lixeira. para a membrana da célula e jogadas no espaço extracelular. Uma garotinha de dois anos está de pé em frente a um gráfico de altura. Ela tem o rosto e os olhos inchados e suas pernas estão tortas. a menos que as peças ossem antes muito modificadas. proteínas. Os grânulos são denominados "corpos de inclusão". Amenin. são desviadas. não há nova função. O foco simplesmente muda de "fazer" as peças para 'modificá-las". de alguma maneira. fazendo com que ela durasse mais na célula. Por causa do defeito. Um técnico de laboratório cultiva as células da amostra em uma placa de Petri e as examina com um microscópio. Partes análogas representando outros )apéis em outros sistemas não podem atenuar a complexidade irredutível ie um novo sistema. Por sorte. Ela tem apenas 60cm de altura. Da mesma maneira. De que maneira um sistema como esse poderia se desenvolver pouco a pouco? Que obstáculos a célula teria que superar ao mudar de algum outro método de remover o lixo para ums vesícula destinada e equipada especificamente para fundir-se com o lisossomo? Mais uma vez. o er. Sugerem. essa máquina complexa teria que surgir. Nessa parte. Com o tempo. estãc presentes. ganhador do prémio Nobel. a arb publicou um artigo intitulado "Veside-Mediated Protein Sorting". A menos que todo o sistema tivesse sido imediatamente instalado. presidente da Academia Nacional de Ciências.5 Nessas cem páginas há uma seção de página e meia intitulada "Relações topológicas entre organelas revestidas por membranas que podem ser interpretadas em termos de suas origens evolutivas". temos meios de efetuar uma busca rápida por palavraschave nos títulos de literalmente centenas de milhares de trabalhos. Mas podemos ler o artigo da primeira à quadragésima sexta página e não encontraremos uma única explicação de como tal sistema poderia ter evoluído gradualmente. Em algum momento. Uma únicE falha no caminho labiríntico de transporte da proteína na célula é fatal. os autores observam que se uma vesícula se destaca da membrana da célula e nela penetra. que normalmente decompõe velhas estruturas. ficaremos bastante desapontados. O Amuai Review of Biochemistry (ou ARB) é uma série de livros. elas nada dizem sobre como os sistemas iniciais surgiram. em seguida. então sua parte interna é equivalente à parte externa da célula. nossos ancestrais teriam sofrido destino semelhante. James Watson. e isso não poderia ter acontecido de forma gradual. à maneira profissional. e vários outros co-autores. que a membrana nuclear. que já possuíam todos os componentes das células modernas." E continuam. muitc popular entre os bioquímicos. e por este ser tão intricado e fascinante. os tecidos se dilatam e o paciente morre. de autoria de Bruce Alberts. Percorrer a literatura à velha maneira revela alguns trabalhos dispersos. toda a célula se toma inchada. Uma criança pode morrer por causa desse único defeito em uma daí muitas máquinas necessárias para levar proteínas ao lisossomo. Essa suposição não nos ajuda em nada. se consultarmos a literatura especializada em buscs de uma explicação da evolução do transporte vesicular.4 Mas todos os trabalhos supõem que os sistemas de transporte originaram-se de sistemas bacterianos de transporte preexistentes. Talvez o melhor lugar para obter uma visão geral do transporte por vesícula seja o livro Molecular Biology of the Cell. Embora as especulações possam ter algo a ver com a maneira como os sistemas de transporte poderiam ser duplicados. o lixo se acumula e os lisossomos ficam cheios A célula fabrica novos lisossomos para lidar com o aumento do lixo. Uma busca para descobrir que títulos contêm as palavras evolução e vesícula termina inteiramente vazia. poderíamos esperar qu( o desenvolvimento evolutivo do sistema vesicular de transporte fosse umí movimentada área de pesquisa. a descrever os sistemas e a pesquisa corrente na área. Não há nada a esse respeito. que analisa os conhecimentos atuais em áreas EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 121 selecionadas de pesquisa. Como resultado. Acossando um banco de dados computadorizado da literatura das ciências biomédicas. O livro se estende por cem páginas sobre os sofisticados detalhes do transporte controlado por portão e vesicular. Tentativas de evolução gradual do sistema de transporte de proteínas são uma receita para a extinção Devido aos problemas médicos ocasionados pelo fracasso do sistema dt transporte. que especulam como o transporte controlado por portão entre compartimentos de uma célula eucariótica poderia ter se desenvolvido.o sistema de remoção é interrompido: nem a "lixase" nem qualquer outn enzima degradadora.3 Os autores começam o trabalho dizendo o óbvio: "O transporte de proteínas entre organelas revestidas de membranas é um processo imensamente complexo. Em 1992. mas os novos compartimentos acabam ficando abarrotados com os detritos dí vida celular. o aparelho de . O tópico está fora de alcance. mas são raros. a teoria darwiniana silencia. as autoridades governamentais instalam detectores de metais em aeroportos e destacam guardas armados para locais estratégicos. é claro. vamos examinar a arte da autodefesa claro. mas os autores sequer mencionam a questão da origem do transporte da proteína. por uma razão ou outra. seja vesicular seja controlado por portão. é mais comum que as pessoas sejam assaltadas ou atacadas p vândalos nos bairros onde moram do que por grupos ou países estrangeiro . mas outros tipos de igressão também podem matar. se alguma outra nação fizer qualquer menção de ataque. i defesa tem de ser versátil. por algum motivo. através da qual um sistema poderia surgir. 124 A CAIXA PRETA DE DARWIN O terrorismo e a guerra nos ameaçam. aviões awacs que monitoram o espaço por muitos quilôme. Nesses tempos modernos.ros.onseqüências desagradáveis. e muito mais. portanto. Pior ainda. omitem qualquer referência à clatrina. Ameaças de agressão vêm em todas as formas e tamanhos e. Da mesma maneira que metralhadoras. em escala molecular. Os governantes parecem estar sempre cobiçando as riquezas dos izinhos. seu desenvolvimento resiste bravamente a explicações gradualistas. frequentes demais 3ara que fiquemos tranquilos. Nessa curta seção. Uma busca na literatura bioquímica e nos livros didáticos revela que ninguém jamais sugeriu uma rota detalhada. Para o Comentador de guerras tecnológico vivemos numa idade de ouro. dia-a-dia. A ameaça em maior escala é a guerra entre lações. e por isso os países ameaçados têm que se defender ou sofrerão . outras máquinas poderão ser utilizadas: jatos que lançam bombas "inteligentes". Quando a natureza do inimigo muda de forma drástica de um país estrangeiro para um grupo terrorista interno a natureza da defesa também tem de mudar. não menos complexo do que a entrega automatizada de vacina de uma área de armazenamento a uma clínica situada a milhares de quilómetros de distância. Aliás. veremos que mecanismos minúsculos de defesa celular também são muito complexos. estamos ercados por criaturas que. infelizmente. as nações dispõem lê meios de defesa realmente muito sofisticados.Golgi e os lisossomos surgiram quando partes da membrana da célula se soltaram. tomamos medidas ara nos defender. Grandes ameaças como as guerras são importantes. Ao fim da busca na literatura. Os Estados Unidos têm xanbas atómicas. como desejaria a evolução darwiniana. Ima vez que a maioria de nós não deseja morrer ainda. Diante da enorme complexidade do transporte vesicular. cruzadores e bombas nucleares são máquinas necessariamente sofisticadas em nosso mundo mais vasto. mísseis terra-ar que destroem mísseis terra-terra. usar armas itômicas. portanto. Em vez de bombas. verificamos que não sabemos mais do que quando começamos. é No capítulo seguinte. iles podem ameaçá-la com essas bombas. nenhuma das armas mencionadas icima pode ajudar a impedir um atentado a gás a um metro. RESUMINDO E OLHANDO PARA O FUTURO O transporte vesicular é um processo extraordinariamente complicado. querem acabar conosco. Em 122 A CAIXA PRETA DE DARWIN suma. A análise mostra que o transporte vesicular é irredutivelmente complexo e. poucas coisas são simples na caixa preta de Darwin. Defeitos no sistema vesicular podem ter as mesmas consequências letais que a falha na entrega da vacina necessária a uma cidade devastada pela doença. Ataques terroristas a bomba em aviões ou itentados a gás em metros tornaram-se. mas. Se a ameaça aumentar e se ransformar em violência e não desejarmos. UM MUNDO PERIGOSO lá inimigos por toda parte. Não há nada de paranóia nisso. como também não mencionam os problemas de colocar a carga correta na vesícula correia e orientá-la para o compartimento certo. Isso pode ter acontecido ou não. a discussão é irrelevante para a pergunta que fazemos. O habitante prudente das grandes cidades coloca grades nas janelas. a pele não é uma precursora física do sistema imunológico. uma pistola ou uma mina terrestre. digamos. Pedra e arma de fogo podem ser usadas como defesa. Há também agressores liliputianos. pedra. ante de saltarmos para dentro de uma caixa e decolarmos com Calvin e Harold( precisamos lembrar a distinção entre precursores conceituais e precursore físicos. embora. na qual o equipamento dos adversários se toma cada vez mai sofisticado. sistema de alarme. Na evolução darwiniana. A pele também tem acréscimos que aumentam sua eficácia como barreira. Encarada dessa maneira. fungos adorariam nos comer vivos. Mas. tanque e bomba atómica podem s usados contra um país estrangeiro. Assim. Porrete. vírus. mas pedra na pode ser transformada em revólver através de uma série de pequenas etapa. frequentemente temos de usar luvas para nos proteger do material que manuseamos. Uma latinha de spray paralisante não é a precursora física de uma granada ( mão. ur parafuso e porca de cada vez. é possível falar ei "evolução" de sistemas defensivos. Prolongamentos pontiagudos e fios cortantes não são partes da cerca propriamente dita. A primeira linh de defesa é a pele. no caso de uma parede ser arrombada. arma de fogo. pistolas ou pedras são ineficazes. E. ainda que tanto o avião como a bomba c contenham. a pele funciona por um método ( tecnologia relativamente simples: é uma barreira difícil de transpor. só contam mesmo os precursores física Mas seres humanos e animais de grande porte não são as únicas ameaça que enfrentamos. são acréscimos que aumentam a eficácia da barreira. se pudessem. Desde então. Vítima de queimaduras com frequência sofrem infecções graves porque a barrei da pele foi destruída e as defesas internas não podem dar conta da quantid de esmagadora de invasores. Há outros tipos de prolongamentos pontiagudos na pele. Podemos contar histórias dizendo que a vida é uma luta e qu sobrevivem os países e pessoas que contam com melhores defesas. Em laboratórios de bioquímica. Ele demonstrou que a pele das rãs excreta uma substância que pode matar células bacterianas. descobertas por um biólogo chamado Mike Zasloff. muro. tenhamos que usá-las para protegê-lo de nós. Uma vez que s circunstâncias em que cada arma será útil podem variar bastante. muros c pedra ou madeira podem ser construídos em tomo da cabana para mant( longe os intrusos (de duas e de quatro pernas). e uma lança é conservada a lado da cama. passem fome porque nosso corpo dispõe de uma série l sistemas de defesa para enfrentar ataques microscópicos. as seroas às vezes têm prolongamentos pontiagudos no alto. Embora seja uma parte importante das defesa do corpo. Um dos mais interessantes é uma classe de moléculas denominadas magaininas. Por quê? Muitos vírus são feitos de arn. Tal como uma cerca. El regiões onde essas conveniências modernas são desconhecidas. tanque e bomt atómica podem ser usados para ajudar a repelir ataques. Um avião a jato não pode ser transformado em bomba atómica. em geral. depois que ele se perguntou por que rãs de laboratório. Quando eu morava no Bronx. Pessoas que trabalham com arn usam luvas porque a pele humana excreta uma enzima que mastiga o arn. quase todas as cercas anticiclone tinham na parte superior Fios cortantes como navalhas que parecem ser mais eficazes para produzir lacerações em intrusos do que o tradicional arame farpado. É possível falar em uma corrida arms mentista. Bactérias. raramente pegam infecções. há muil superposição. As vezes eles de fato o fazerr embora. para esses vírus a enzima é como um fio cortante na pele: o arn que tenta furar a barreira é lacerado. 3 fio cortante não é um precursor físico de. pistola e tanqu podem assustar um grupo terrorista. Pistola e porrete podem deter um assaltante. us interfone ou olho-mágico para saber quem bate à porta e carrega no bois uma latinha de spray paralisante ao levar o cachorro para passear. tal como a própria cerca. às vezes. que são abertas e costuradas em condições não-estéreis. contra os quais bom todo bas. as magaininas foram descobertas em muitos tipos de . Para desencorajar um estranho que queira passar por cima delas. preenchendo os assentos dianteiro e traseiro sem deixar nenhum espaço vago. o Y é simétrico: se pegássemos uma faca e o cortássemos ao meio de cima a baixo obteríamos duas metades idênticas. é preciso olhar embaixo de nossa pele.' l 26 A caixa PRETA DE DARWIN . não devemos supor automaticamente que as diferentes partes do sistema imunológico são precursores físicos recíprocos. com uma peça projetando-se aqui. Assim como o moderno exército americano dispõe de grande variedade de armas que podem coincidir em seu uso. Ao contrário de nós. Nada em minha casa se encaixa bem EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 127 FIGURA 6-1 . e um pedaço oleoso na borda. um orifício ali. O sistema de defesa interna dos vertebrados é de uma complicação atordoante.animais. com uma corrente pesada e outra leve em cada metade. um entalhe no meio e uma protuberância à direita. Mas. Anticorpos são formados pela agregação de quatro sequências de aminoácidos (Figura 6-1): duas correntes leves idênticas e duas correntes pesadas idênticas. Embora as defesas do corpo constituam ainda uma área ativa de pesquisa. procurando ver quantos outros artigos se ajustarão perfeitamente à depressão. vírus têm que ser distinguidos de tecido conjuntivo. As correntes pesadas são cerca de duas vezes maiores que as leves. Se encontrar ao menos um. O primeiro problema enfrentado pelo sistema de defesa automatizada é reconhecer o invasor. Revestindo o ponto de união há partes das correntes pesada e leve. Uma vez que a defesa é automatizada. Elas. Um anticorpo pode ter um deles. de modo que tem de depender inicialmente de algo parecido com o sentido do tato. Neste capítulo. o sistema imunológico entra automaticamente em ação. aconselho procurar qualquer texto sobre imunologia. tal como o sistema antimíssil Guerra nas Estrelas planejado certa vez pêlos militares. Se a forma do ponto de união por acaso for exatamente complementar à forma de uma molécula na superfície de um vírus ou bactéria invasores.ij O MATERIAL CERTO ] Quando um invasor microscópico rompe as defesas externas do corpo. não são precursoras dos sofisticados sistemas de defesa existentes sob a pele dos animais. todas as etapas têm de ser comandadas por algum mecanismo. sabemos muitos detalhes de aspectos específicos das mesmas. Os pontos de união assumem uma grande variedade de formas. Agora pegue o carrinhoobjeto e ande pela casa. Na célula. o anticorpo une-se a ela. Minha filha mais nova tem um carrinho de boneca com assentos nas partes dianteira e traseira ou algo parecido. Para descobrir o armamento pesado. Aos que ficarem intrigados com a inteligência dos sistemas e desejarem saber mais sobre o assunto. Um segundo anticorpo poderia ter uma carga positiva à esquerda. Células bacterianas têm que ser distinguidas de células sanguíneas. Para entender bem. as quatro correntes formam um complexo que se parece com a letra Y. tal como no caso das armas que discutimos acima. porém. onde encontrarão os detalhes. Uma vez que as duas correntes pesadas são iguais e as leves também. Os sistemas moleculares do corpo. imaginemos um utensílio doméstico com uma depressão e algumas protuberâncias projetando-se da mesma. tal como as enzimas que destroem o arn. são robôs desenhados para funcionar com piloto automático. discutiremos partes selecionadas do sistema imunológico e indicaremos os problemas que elas apresentam para um modelo de evolução gradual. você tem mais sorte que eu. eles Q Os anticorpos são os "dedos" do sistema imunológico cego permitem estabelecer a distinção entre um invasor e o próprio corpo. Em cada extremidade do "v" do Y há uma depressão (denominada ponto de união). o sistema imunológico não pode ver. A célula que for produzida em seguida terá com toda probabilidade. o anticorpo. mas usando também uma pequena parte do gene que codifica uma cauda oleosa na proteína. Há uma forma de fazer isso. produz apenas um único tipo de anticorpo. com os "dentes" do Y projetando-se (Figura 6-2). de alguma maneira. Se o conteúdo de todas as células b fosse despejado no corpo. em primeiro lugar. um tipo de anticorpo. Pontos de união Corrente leve. o que é fácil de lembrar porque elas são produzidas na medula óssea (boné marrow. este se fixa na membrana da célula. Anticorpo Há bilhões de diferentes tipos de anticorpos. Mas uma única pistola não vai adiantar muito contra uma horda. com urr único tipo de ponto de união. Uma vez que a membrana também é oleosa. todos os demais genes de anticorpos são "desligados". temos a fábrica bem perto dos invasores. reforços têm de ser trazidos. Nesse momento. Esse passo é fundamental. Quando um anticorpo em uma célula b se cola à molécula estranha. Quando um anticorpo se une a uma bactéria. mecanismos em seu interior escolhem aleatoriamente um dos muitos genes d( anticorpos que estão codificados em seu adn. A célula faz isso utilizando o gene do anticorpo normal. ele aciona um mecanismo complexo que engole o invasor. o corpo é mais inteligente do que pensamos. infelizmente. Uma vez que a célula se encarrega de fabricar seu anticorpo poderíamos pensar que ele deixa a célula para patrulhar o corpo. Mas. para qualquer invasor determinado. apenas um entre cem mil anticorpos funcionará. mas. o corpo dispõe de cem mil armas de fogo. A célula é a fábrica que produz um tipo particular de anticorpo.desenho ESQUEMÁTICO DE UMA MOLÉCULA DE ANTICORPO. Para ter certeza de que existe pelo menos um tipo de anticorpo para cada atacante. Se fosse possível enviar um sinal à célula para fabricar mais anticorpos. O corpo enfrenta um problema semelhante: as probabilidades de qualquer dado anticorpo unir-se a qualquer dado invasor são muito remotas. com essa organização hipotética. e também nada em meu escritório ou laboratório. Toda a fábrica de célula b patrulha o corpo. com a célula grudada a ele. Diz-se que esse gene ' "ligado".2 Quando uma célula B nasce. então. As células que os produzem são chamadas d( células b. portanto. é: uma célula. Por sorte. em inglês). 128 A CAIXA PRETA DE DARWIN FIGURA 6-2 DESENHO ESQUEMÁTICO DE UMA CÉLULA B. as possibilidades da luta seriam melhoradas com a chegada de reforços. De modo geral. de modc que fabricará uma proteína diferente com um ponto de união diferente O princípio. porque agora o ponto de união do anticorpo está ligado à sua fábrica.Corrente pesada no carrinho. Quando bactérias invadem o corpo. mas apenas uma delas funciona. Imagino que deva haver no mundo algum objeto com uma forma complementar à dos assentos do carrinho. Contra esse Cavalo de Tróia que se reproduz. pode haver muitas. se cola ao inimigo. i célula. fabricamos bilhões de trilhões de anticorpos. temos que voltar atrás e explicar um pouco mais a origem dos anticorpos. . Quando um invasor entra. muitas cópias da invasora flutuando pelo organismo. não conseguimos obter uma mensagem de resposta. há uma maneira de enviar o sinal. Quando uma célula B fabrica seu anticorpo. não haverii maneira de saber de que célula provinha o anticorpo. porém. mas ainda não o encontrei. um gene de anticorpo diferente ligado. na verdade. é muito complicado. Cada tipo é fabricado em uma célula separada. Por sorte. elas se multiplicam. precisamos dizer à célula que nos envie reforços. a peça se cola a ela. se o anticorpo descobre uma bactéria. ele pode fundir-se com a célula estrangeira e continua ainda próximo de seu adn. o refém é trazido para a fábrica de célula B. Q passo a passo Esse sistema poderia ter evoluído passo a passo? Pense por um momento no imenso reservatório de bilhões a trilhões de células B. Deixando-as de lado por ora. a uma imensa variedade de possíveis invasores. é denominado de seleção clonal. o anticorpo nunca entraria em contato com o material estranho que flutua em volta. No lado de fora da fábrica aparece outra célula (chamada célula t auxiliadora). imaginemos um sistema mais simples. a ingestão. membrana. vejamos quais são os requisitos mínimos para um sistema de seleção clonal e se eles poderiam ser produzidos gradualmente. O processo de escolher a célula certa. O táxi. Mas. que "apresenta" a peça mastigada do invasor (o fragmento estranho na proteína mhc) para que seja examinada. a interleucina. A proteína poderia estar conectada e sua informação genética. Fixar o anticorpo na membrana é uma boa solução para o problema nesse momento. apenas para encontrar outro: fora da célula não haveria maquinaria célula para traduzir a mensagem do adn em mais proteínas. Se as novas fábricas de células plasmáticas fossem iguais à velha fábrica de célula B. Nesse momento. No interior da célula (ainda no táxi) a proteína estranha é mastigada e uma parte dela cola-se à outra proteína (denominada proteína mhc). esse método não funcionaria. Por ora. algumas das quais não discutimos ainda. isso poderia ser realizado fabricando-se um anticorpo no loca onde a cauda do Y se liga ao adn que codifica a proteína. cada vez maior. alguma coisa acontece que atrai alguma outra proteína . O anticorpo destaca em seguida uma peça da membrana para fazer uma pequena vesícula um táxi autofabricado. A auxiliadora T liga-se à célula B. produz uma série de fábricas-satélite. vamos esquecer o caminho tortuost pelo qual a mensagem de ligação chega ao núcleo da célula b (exigindo ( táxi. anticorpos livres são despejados em grandes volumes no fluido extracelular. o mhc. EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 13) uma estranha. A mudança é de importância fundamental. as células T auxiliadoras. Um sistema em que o anticorpo e sei gene anexo fossem exportados da célula superaria esse problema. As células t continuam a secretar interieucina. Na vida real porém. O processo depende de várias etapas. Ainterieucina é como uma mensagem do departamento de defesa à fábrica de munições. tem de have uma maneira de transmitir uma mensagem de um para o outro. as células plasmáticas deixam a última peça oleosa da proteína. a interieucina desencadeia uma série de eventos que envia uma mensagem ao núcleo da célula b. volta à membrana da célula. sob a forma de células especializadas. e no interesse do argumento. fora da célula. e assim pó diante). Em vez disso. Em vez de produzir uma forma de anticorpo que se cola à membrana. Unindo-se à outra proteína na superfície da célula B. ele não mantém contatt direto com o adn. mas. A chave para entender o sistema é a conexão física da capacidade d proteína de ligar-se à informação genética necessária à sua criação. Nesse táxi. No fim. se estiverem unidas a uma célula B. A mensagem é: cresça! A célula b começa a reproduzir-se a uma taxa rápida. denominadas "células plasmáticas". em grandes quantidades. em seguida. isso faz com que a célula auxiliadora T secrete uma substância denominada interieucina. Teoricamente. Digamos que quando o anticorpo se une à molécui. ma. Esta é uma maneira elegante de elaborai uma resposta específica. no qual só h: uma outra proteína. embora o anticorpo possa prender ( material estranho sem flutuar para longe da célula. Uma vez que a proteína e o adn são cegos. Se o ajuste for exato. a fábrica de células B. todos os anticorpos estariam confinados à parte interna e seriam muito menos eficazes para combater os invasores.a fábrica de munição faz um refém. em uma mistura de células que produzem anticorpos. uma vez que a célula é envolvida por um. Se tpão houver forma exportada de anticorpo. a proteína paensageira e os anticorpos soltos teriam de ser produzidos por um vento histórico separado. l A célula que tivesse a esperança de criar tal sistema em passos darwi|liános graduais ficaria em situação muito difícil: o que deveria fazer em Iprimeiro lugar? Secretar um pouco de anticorpo no grande mundo externo eria um desperdício de recursos. a secreção da interleucir ligação da interleucina com a célula B. Nas páginas seguintes. quando o sinal for recebido nada |iaverá para enviar ao mundo para lutar. que estivessem cumprindo outras uefas nos componentes do sistema de anticorpos. Nosso objetivo a é apenas ajudá-lo a compreender a complexidade do sistema imunológ QFoi preciso uma descoberta fascinante para levar os cientista deslindar toda a complexidade do sistema imunológico. o leitor não c se preocupar se esquecer rapidamente esses detalhes. Talvez parte da cauda do anticorpo penetre no interior da célula. um refém. o reconhecimento específicc MHCfragmento por uma célula t auxiliadora. se uma peça oleosa extra for colocada ou não sobre a membrana? O 132 A CAIXA PRETA DE DARWIN sistema de rtiensagem é fantasticamente mais complicado que nossa vei simplificada. por que fabricar uma proteína mensageira. Os pequenos passos de rwin transformaram-se numa série de saltos muito improváveis. c creveremos o sistema com alguns detalhes. Ainda im. A mudança na cauda poderia fazer com que a proteína mensageira corresse para o núcleo e se ligasse ao adn em um ponto particular. Talvez. mas necessá Apenas para ver o que acontecia. digamos. Todos os três itens o anticorpo fixo. puxando um pouco sua cauda. a forma do anticorpo mude. ingestão e mastigação da proteína ao mu externo. se não houver ninguém a quem transmitir a mensagem . nossa análise ignorou muitas complexidades: De que modo a célula da. que se ligou ao invasor estrangeiro. para começar. O lançamento. o envio do sinal de que a interleui ligou-se ao núcleo a possibilidade de abrir um caminho gradual pá origem do sistema é suficiente para deixar lívidos mesmo homens fort Fábricas flutuam por toda parte em grandes quantidades. Mesmo nesse nível simplificado. Colar-se ao lugar certo no adn é o que faz com que a célula comece a crescer | e a produzir anticorpos sem a cauda oleosa anticorpos que são enviados ' da célula para combater a invasão. A descob começou com um experimento potencialmente cruel. Mesmo em um esquema simplificado como esse. se não houvesse maneira de saber se ele pstá conseguindo fazer alguma coisa. talvez por uma série coordenada de mutações |)ue alterassem proteínas preexistentes. Mas de que modo o corpo fabrica todos esses bilhõe anticorpos com formas diferentes? Há um truque sutil para fazer muitos ticorpos diferentes. 3) a forma exportada do anticorpo. E. o sistema deixa de funcionar. logo que o refém for capturado. Se não houver proteína mensageira. se ela lhe fosse passada? Somos levados inexopvelmente à conclusão de que nem mesmo essa seleção clonal bastante pmplificada poderia ter surgido por passos graduais. 2) o mensageiro. Se não houver anticorpo jau membrana.ninguém para recebê-la. Se faltar qualquer um desses componentes. l. em cima de uma proteína mhc. prontas ] entregar anticorpos que se colam a um invasor com virtualmente qualc forma que tenha. à célula que contém a informação genética. que é o fato que aciona a proteína mensageira. |não haverá conexão entre ligar o anticorpo da membrana e o acionamento ido gene correio (tomando o sistema tão útil quanto uma campainha cujos pôs foram cortados). O mesmo se aplica à fabricação de |Um anticorpo ligado à membrana. não há maneira de ligar um anticorpo bem-sucedido. mensageira que deve levar ao núcleo da fábrica a mensagem de que foi feito . Mais uma vez. todos os três ingredientes teriam que pvoluir simultaneamente. temos três ingredientes 'de importância crítica: l) a forma do anticorpo ligado à membrana.. sem haver necessidade de quantidades enormes material genético para codificar as proteínas. químicos fabricaram algumas peque . há aproximadamente 250 segmentos de genes no cacho l. ainda mais baixo na estrada do adn.3 Se comparássemos um gene a uma frase. talvez houvesse apenas alguns anticor3os e. há dez segmentos de genes que formam o cacho 2. Várias ideias foram sugeri como explicações possíveis. De modo que. a mensagem corrigida e editada no arn poderia ser usada pela maquinaria da célula para fazer a proteína sorreta. nos casos de genes de anticorpos aproprio adn também podia ser corrigido. em seguida. Mas esse lúmero imenso de anticorpos ocuparia mais do que o espaço de codifi. e em seguida ligaram-nc uma proteína. Ou. Sabia-se que as proteínas são moléci flexíveis e que os anticorpos são proteínas. o enigma da diversidade dos anticorpos foi decifrado. mais surpreendente ainda. que não ocorrem na natureza. que não sstavam incluídas na proteína. Ou talvez a resposta fosse uma combinação dessas possibilidades ou. Nos seres humanos. Em outras palavras. Quando a proteína que conduzia as moléculas sintét: foi injetada em um coelho. "a rápida raposa cinzenta salta por cima do cão preguiçoso" pudesse ser alterado (sem destruir a proteína) para assumir a forma "a rápida brdkdjif rafjwkw posaown cinzenta salta sobre o lapfqmzda cão sybagjufü preguiçoso". e ainda mais abaixo deste último há outros oito segmentos de genes. O que se segue é uma curta explicação do trabalho que ocupou vários cientistas durante muitos anos e. descobriram qu coelho fabricava anticorpos que se colavam fortemente à moléc sintética. então. correções seriam introduzidas corrigindo o absurdo depois que uma cópia arn fosse feita de um gene de adn.ação disponível no adn. qual uma nova molécula é injetada no corpo. atónitos. A solução do problema da diversidade dos anticorpos teve que ssperar por uma descoberta espantosa: um gene que codificava a formarão de uma proteína não tinha que ser sempre um segmento contínuo do adn ele poderia ser interrompido. um anticorpo se enrola em to dela. que chamaremos simplesmente de cacho l. os cientistas. Esses são os jogadores. graças a seus esforços. co sabiam fabricar anticorpos contra ela? Por que deveriam reconhecer u molécula que nunca viram antes? O quebra-cabeças da "diversidade dos anticorpos" deixou confu cientistas que estudavam imunologia. seria como se o código de proteína. codificando a formação ie um anticorpo diferente de todas as demais células B. o adn de organismos contém um número ime ie genes para anticorpos. no caso da maioria dos genes. quem sabe. haveria alguma maneira ie produzir um bocado de mutações justamente nas áreas que codificam as pontos de união dos anticorpos. mesmo. A sensata mensagem do adn foi quebrada por pedaços de letras absurdas. Os genes são organizados em cachos. E. há certo número de peças de genes na célula fertilizada que contribuem para a fabricação de anticorpos. e assim por diante. poderia ser alterado. quem sabe. Trabalhos posteriores demonstraram que. molda-se de acordo com essa forma e. Na concepção. cacho 2. Depois que o feto cresce um pouco e resolve nascer. De que modo isso podia acontecer? Nem o coelho nem s ancestrais jamais haviam conhecido a molécula sintética. e. cada nova célula B 10 corpo poderia conduzir mutações diferentes. quando a célula se dividisse. .moléculas. como a defesa é vitalmente importante. que é herdado. com muitas formas diferentes o suficiente aara lhes permitir reconhecer coisas que não viram ainda. Mesmo com o adn "interrompido". Assim. talvez. uma das coisas que deseja fazer é produzir células B. implicasse algo inteiramente novo. há um grupo de seis segmentos que compreendem o cacho 3. Durante a fabricação dessas células. descendo no adn a partir do cacho l. Dessa maneira. o adn. de algum mo se congela nessa configuração. que compõem o cacho 4. Assombroso! O remendo e o rearranjo do adn desempenham um papel importante na explicação do número de anticorpos que um corpo pode produzir. o mesmo princípio pelo qual puxar três números de uma cartol. ela recebe um sinal para se replicar. Na verdade. poi exemplo. ou depressão profunda. jogada fora. Além disso. e um de sei: do cacho 3. a célula pode pegar um de duzento. explica a diversidade de uma loteria. a codificação de alguns aminoácidos (lembre-se. Como esse processo explica a diversidade dos anticorpos? Partes do. Esse fato produz variações que dão certo. E toda essa diversidade tem'origem em um total de apenas uns quatrocentos diferentes segmentos de gene. a rearrumação do adn termina Quando chega a vez de fabricar um anticorpo. Nesse momento. 2 e 3 integram o ponto de união as ponta. O adn interveniente é cortado e descartado. Uma ve2 reunido o cacho dos segmentos 1-2-3. estudos demonstraram que anticorpos produzidos por células quando uma infecção já está muito adiantada ligam-se com muito mais força às moléculas estranhas do que os que são produzidos no início da doença. permite um alto nível de mutação exatamente nas regiões variáveis das correntes pesada e leve de genes. aparentemente ao acaso. en essência. introduzir mutação na sequência pode produzir uma união mais forte. escolher apenas três números de ( a 9 dá um total de mil combinações possíveis. Um segmento do cacho l é apanhado. finalmente.) Quando está fabricando a corrente pesada de um anticorpo. saliência no ponto de união e outro codificasse uma carga positiva. e cinquenta segmentos do cacho l. I imaginemos que segmentos diferentes do cacho 2 codificassem um. as regiões que codificam a fabricação de segmentos contíguos de proteínas encontram se em um arranjo contíguo no arn. e ligado a um segmento do cacho 2. mais uma vez aparentemente ao acaso. uma carga negativa e uma depressão profunda. Misturar e combinar segmentos diferentes implica multiplicar c número de pontos de união com formas diferentes. eles são os blocos de armar das proteínas) pode ser adicionada ou perdida. Uma vez que a célula-mãe codificou a formação de um anticorpo ao qual já sabia que se liga muito bem. Combinar ao acaso um gene de corrente leve com outro de corrente pesada em cada célula produz um total geral de dez mil vezes um milhão.uma coisa engraçada acontece: o adn no genoma é rearranjado e. ou uma carga positiva próximi a uma placa oleosa. Processos semelhantes produzem cerca de dez mil diferentes combinações de corrente leve. do y. o desleixo durante a recombinação "sacode" o. (Este é. teríamo' seis combinações possíveis: uma saliência próxima a uma placa oleosa carga negativa. Durante muitas rodadas de replicação. A célula dispõe de outros truques para aumentar o número de anticorpos possíveis. parte dele. conseguimos 250 x 10 x 6 x 100. a célula. segmentos dos cachos l. segmentos (introduzindo um aminoácido na corrente ou deixando um di fora). carga negativa ou depressão profunda. Quando uma célula se liga a material estranho. um de dez do cacho 2. ou dez bilhões de combinações! O número imenso de anticorpos diferentes fornece tantos pontos de união diferentes que é quase certo que pelo menos um deles se ajustará à qualquer molécula até mesmo a moléculas sintéticas. A recombinação dos segmentos é um pouco descuidada não o que geralmente se esperaria de uma célula. Esse efeito adiciona outro fator de cerca de cem à diversidade. que representa cerca de um milhão de combinações diferentes de sequências da corrente pesada. a( EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 135 misturar e combinar segmentos do adn. placa oleosa. A "hipermutação somática" . um segmento do cacho 3 é apanhado. Um deles acontece após uma invasão. Devido ao procedimento desleixado. Em seguida. que um segmento do cacho l codificasse a existência de um. rés pectivamente. a célula tira uma copie arn da combinação do cacho 1-2-3 e adiciona-a à cópia arn de urr segmento do cacho 4. e ligado ao segmento dos cacho? 1-2. "intencionalmente". Suponhamos. Pegando um segmento ao acaso nos cachos l e 2. a pistola dispara um projétil na direção para onde é apontada.acrescenta várias ordens de magnitude à diversidade dos anticorpos possíveis. seria parecido com a hélice quf gira a apenas uma revolução por dia: não é suficiente para ter importância (A propósito. com apenas umi ou umas poucas moléculas de anticorpos. A pistola é portátil e pode ser levada rapidamente de um lado da aldeia para outro. mais ou menos . A aldeia é cercada pó uma sólida e alta cerca de madeira. claro. Lembra-se da diferença entre as fábricas de célula B e de plasma? Daquela placa oleosa do Y. seria a mesma coisa que esperar de uma máquina que corta papel de formï aleatória a confecção de uma boneca de papel. Em organismos modernos. Você e os outros membros da aldeia pagam ao feiticeiro duas vacas e quatro cabras pela arma. Um sistema primitivo. O primeiro. o segmento da membrana não é copiado. claro. as partes nunca seriam cortadas e reunidas. Abrindo a sacola. A necessidade de uma função mínima reforça a complexidade irredutível do sistema. ele se oferece para lhes vender uma arma do futuro. Em um dia estranho. ou ainda fabricar uma enzima para excreção que degradasse o arn. Isso é parecido com uma frase que diz "a rápida lacorta aqui [fjwkw] corta aqui posa cinzenta salta sobre c cãocorte aqui [Ifybnek sy] corta aqui preguiçoso". um sistema gerador d anticorpos precisaria produzir. Imaginemos que estamos à deriva em uma balsa de salvamento em um mar tempestuoso e que. C terceiro componente é a máquina molecular que reconhece. que dizem a uma enzima que venha e junte as partes. você tem de se preocupar com piratas vikings. especificamente. O segmento fica abaixo do resto do gene. desde o começo. por acaso. E. . um animal que despendessi energia fabricando cinco ou dez genes de anticorpo estaria desperdiçando recursos que poderia investir para aumentar o número de sua prole 01 fabricar uma pele reforçada. Na ausência da máquina. um grande número deles. e a mensagem ainda continua a fazer algum sentido. quando a cópia arn do gene é tirada. a hélice do motor girasse ï taxa de uma revolução por dia. O problema da origem da diversidade dos anticorpos choca-se de frent com o requisito de função mínima. Quando o gatilho é apertado. talvez uma em cem mil. Suponhamos que o tempo é mil anos no passado e que você vive em um. Chama-a de "pistola". O segundo é um sinal que identifique o começo e o fim dos segmentos de genes. cada segmento é cercado por sinais específicos. Q Um sistema de diversidade de anticorpos. na ausência da mensagem destinada ao próprio anticorpo os demais componentes seriam inúteis. para funcionar. diz ele. costa. precisa de vários componentes. Uma vez que o local fica perto d. se o inimigo mudar a direção do ataque. O adn pode ser comparado a uma mensagem que diz "a rápida brdkdjf rofwkw nhroown wnposa cinzenta salta sobre o cáofeqmzda Ifybnek preagufu guiçoso jdjkekiwif vmnd e come o mnaiuw coelho".) Uma vez que é tão pequena a probabilidade de que a forma de un único anticorpo seja complementar à forma de uma bactéria ameaçador. Na falta dos sinais. Nossa alegria com a esperança de salvação duraria pouco se. Mesmo que um sistema complexo funcione ele será um fracasso se o nível de desempenho não estiver à altura. Enquanto o começo e o fim estiverem presentes. grande aldeia com um grupo de pessoas. um feiticeiro bate à porta da aldeia. durante um ataque. a célula sabe que deve mante-los juntos. Entre centena. seria como se o banco de dados de identificação nacional de pbi contivesse apenas dois conjuntos de impressões digitais. passa boiando um barcc que contém um motor de popa. os sinais de corte e reúne as peças na ordem certa. depois de prendê-la ao bote. de milhares de criminosos. Para fazer algum bem. o fbi só poderia ter a esperança de capturar esses dois. panelas de óleo fervente são derramadas nos que tentam escalá-la com o uso de escadas. que prende o anticorpo na membrana da célula B? No caso da célula plasmática. é o próprio gene. As palavras finais podem ser conservadas ou descartadas. globulares. Por sorte. Há óleo fervente por todos os lados. que são marcadas pêlos anticorpos. sua aldeia é atacada. Os do outros grupos são chamados cir e cis. Se o Cl se fixasse em um anticorpo que estivesse flutuando solto na corrente sanguínea. O restante das cadeias de proteína encurva-se.3b C3b CõCe + C7 + C8 + C9 -(C3b)Bb para ação contra os inimigos. há uma inscrição: "Pistola de Dardos de Brinquedo". A clássica começa quando um grande agregado de proteínas. você se dirige para lá. mas eu prefü .Eventualmente. De muitas maneiras. uivando e girando suas maças de guerra sobre a cabeça. se o cl se fixasse nos anticorpos unidc à membrana das células b. do qual se projetai seis cabeças. ambos possuem duas cópias d proteínas diferentes. anticorpos são apenas sinais para outros sistemas. olha-o fixamente e começa a sorrir. Consiste de cerca de vinte tipos de proteínas que formam duas vias relacionadas. Os três tipos diferentes de proteínas em clq com çam com uma sequência especial de aminoácidos que lembra a seqüênci de uma proteína da pele. o portão é derrubado e os atacantes entram. É surpreendente pensar que depois de o corpo ter se dado a todo esse trabalho para desenvolver um sistema complexo. em letras que você não consegue ler. todo Cl ficaria ensopado e inútil 138 A CAIXA PRETA DE DARWIN FIGURA 6-3 A VIA-COMPLEMENTO. ele ainda seja virtualmente impotente contra o ataque de invasores. que podem s divididas em três grupos. mas os atacantes têm um aríete. A sequência permite que as caudí dos três tipos de proteínas clq se enrolem umas nas outras como um trança.reúnem em seguida. você reencama como bioquímico no século xx. em um total de 18. que é assim chamado porque complementa a ação dos anticorpos para livrar-se dos invasores. Enfim. indicando que devem destruir o objeto marcado. é feito pelo sistema "complemento". Esse arranjo mantém um de cada tipo de proteína em ui minicomplexo. destinado a gerar diversidade de anticorpos. denominado Cl. Ode composto por 22 sequências de proteínas. no alto da trança. Anticorpos são como dardos de brinquedo: não podem fazer mal a ninguém. confiante. o colágeno. Tal como uma placa com a palavra "Condenada" pregada numa velha casa ou um "x" alaranjado pintado em uma árvore a ser derrubada. Seis dos min complexos se. denominadas via clássica e via alternativa. em formas complexas.2a. assemelha-se à cascata da coagulação do sangue discutida no Capítulo 4. Você aponta a arma e atira no chefe. Ou. No cano da arma. seriam iniciadas reações que terminariam pç matar células sadias. O chefe inimigo pára. Ele e os outros invasores correm em sua direção. fixa-se a um anticorpo que está colado à superfície de uma célula estranha. Ele contém se: cópias de três diferentes tipos de proteínas. enquanto seu próprio sorriso se dissolve nos lábios. e após ter feito tanto esforço apanhando algumas células através do processo indireto da seleção clonal. arma na mão. O caminho é notavelmente complexo (Figura 6-3). em segu da. O projétil voa pelo ar e gruda no nariz do chefe viking. As seis tranças se colam uma à outi no sentido do comprimento para criar um talo central. Q Grande parte do extermínio concreto das células estranhas. Fotos de clq tiradas com um microscópio eletrônic mostram uma coisa parecida com um monstro com cabeça de hidr (Outras pessoas o comparam a um buque de tulipas. Anticorpo fixado C2b + C4a C4b. Ouvindo o barulho no portão. O primeiro é denominado clq. a uma molécula de c8 e um número variável de moléculas (de um a dezoito) de c9 se junta a elas. Esta estrutura tem a propriedade notável de poder inserir-se em uma membrana de célula. 3b. que produz c5b. uma vez que ela podi ativar a extremidade destrutiva da via-complemento. em pequenos volumes. em associação com 3 ds. O primeiro passo na formação da unidade de ativação é a divisão do c4 pelo cis. 2a. As proteínas. organizam-se em uma forma tubular. c2a. Em contraste. A essa altura.) O dr. temos ainda um longo caminho a percorrer antes de terminar o trabalho de destruir a célula invasora. (Proteínas "ativadas" são indicadas por uma barra sobre o número e a letra minúscula. em seguida. Mas. passa a dar início à formaçãc do complexo membrana-ataque na maneira descrita acima para a primei rã via. Quandc mais c3b é fabricado. A reação Final da unidade de ativação é a divisão de c5 em dois fragmentos. c5b. uma segunda molécula de c3b pode ligar-se a el para produzir (c3b)2Bb. Curiosamente. que. Quando o C4 é cortado pelo cis. um grupo muito reativo. c3b. o cir corta a si mesmo [Manchete: cachorro morde cachorro!) para produzir dr. que é também denominada "convertase de c5". 6. Ao contrário da unidade de reconhecimento. Esta tem que agir rapidamente ou se dissolve e o c2a se afasta.) As cabeças do clq aderem ao complex EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 139 anticorpocélula estranha. em seguida. Pelo menos duas das cabeças têm de ser Fixadas antes que a via seja iniciada. que aparentemente é produzida de forma contínu. A peça maior. As proteínas do cl são chamadas coletivamente de "unidade de reconhecimento". o grupo reativo dissolve-se rapidamente. c3 e c4) é denominado "unidade de ativação". Para minimiza danos aleatórios. se o c3b estiver na superfíeii . ele. não precisando esperar pel. produzir c3b. Se o grupo está próximo de uma membrana. o fator D. é exposto ao ambiente externo. c3b liga-se à convertase de c3 para formar c4b. contudo. autuando. a pressão osmótica faz com que água entre. Este então pode agir como convertase de c3. 7 ligam-se. então. que abre um orifício na membrana da célula bacteriana invasora. Em vez disso. B pode. a de ativação não está ainda reunida em uma única peça. permanece ligada a c4b. Bb. o sistema está finalmente pronto para atacar o invasor. procuram. O grupo seguinte de proteínas (nomeadas como c2. esta é agora uma convertase d( c5. alguma coisa muda no clq e essa mudança faz com que o cir e o cis se fixem mais fortemente no clq. 2a. liga-se a uma proteína denominada fator B. E perigoso ter a proteína c3b flutuando à solta. Sendo o interior das células uma solução muito concentrada. duas proteínas (fatores i e H). sem ligar-se à membrana correia. não formam uma massa indiferenciada. divide c2 em duas peças. Após o Cis ser dividido. ela tem que ser montada. 140 A CAIXA PRETA DE DARWIN Há uma via alternativa para a ativação do complexo membrana-ataque que pode agir logo após a infecção. conhecida também como "convertase de c3". a convertase de c3 se divide em duas peças. Depois que o c4b aderiu à membrana-alvo. Uma das peças de c5 liga-se a c6 e c7. uma pequem quantidade de c3b.imagens mais dramáticas. em seguida. Na via alternativa. Se uma molécula de c3 está nas vizinhanças. O fluxo de água incha a célula bacteriana até ela estourar. pode reagir quimicamente com ela. par. se o c4b estiver apontado na direção errada ou flutuando em solução. Afixação do c4b é necessária para que as demais proteínas na unidade de ativação possam ter uma âncora para mante-las perto do invasor. colam-se a i destroem o c3b existente na solução. produção de anticorpos específicos. Quando isso acontece. que se encontrava no interior de uma peça (c4b). ser cortado por outra proteína. Uma vez aderidas. pode cortar o cis para produzir cis. a fim de produzir c4b. a via-complemento é uma cascata E inevitável encontrar. que se ligam quimicamente à membrana depois de as proteínas terem sido divididas por outros fatores. a cascata seria prematuramente desencadeada. Os três tipos de proteínas no clq enrolam-se um no outro. nas con dições certas. cascata. Vejamos algumas características sutis apenas do sistema cl. são es pecialmente apropriadas para o trabalho que realizam e precisam se explicadas. outra proteína (properdina) liga-se a c3b e o protege conte dissolução. Se fizessem isso.de uma célula. o resto da cascata seria ativado de imediato. O problema não está na atividade final d. Milhares de laboratórios em todo o mundo trabalham em vários aspectos do sistema. o cir se cortasse antes de o clq se fixar no complexo do anticorpo. o que cria mais um difícil obstáculo a seu desenvolvimento gradual. um poste telefónico poderia por s mesmo deixar Chantecler fora de combate. as mesmas dificuldades ao tenta: imaginar uma evolução gradual. Mas. mas não em si mesmos. Se a fixação do clq ao anticorpocélula estranha não desencadeasse a autoclivagem do cir. a cascata seria paralisada em seu movimento. E nos sistemas de controle que encontramos o problema. a proteína controladora e a proteína oculta que ela ativi têm que estar presentes desde o começo. a inserção de pontos de controle adicionais no meio da cascata enfrentaria o mesmo problema: a complexidade irredutível dos comutadores. Vários fatores coagulantes precisam ser modificados primeiro para sintetizar resíduos de Gla para que possam colar-se à membrana. A reação químic. porém. se estivesse presente sem nada para ativá-lo. Q O funcionamento correto do sistema imunológico é um pré-requisito da saúde. o reste EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 141 da cascata seria ativado imediatamente. muito reativos. então toda a via ficaria fechada. Q PROBLEMAS. Em todos o. mas. De que maneir. digamos. a razão entre os diferentes tipos de correntes no complexo se modificaria e a possibilidade de obter o complexo clq autêntico tomar-se-ia menor. Esses aspectos especiais têm que estar disponíveis antes que a via se tome funcional. o c3 e o c4 têm ambos grupos internos incomuns. Se c3b estivesse presente. através da qual ele faz isso acelera-se na presença das moléculas típica mente encontradas na superfície de muitas bactérias e vírus. Nem a formação de um agregado de proteínas. nos caprichos do sistema. requer necessariamente múltiplos componentes. E assim por diante. a viacomplemento enfrenta o mesmo problema que a cascata da coagulação: a fixação de proteínas a membranas é essencial. Devido a seu impacto sobre a saúde pública. se c3 estivesse presente sem nada para ativá-la. Se. Mesmo que imaginemos uma via muito encurtada (quando. o sistema imunológico é objeto de forte interesse. Doenças graves como o câncer ou a aids têm sua causa ou sua cura. Q Além das dificuldades genéricas de estabelecer uma cascata. Se c5b estivesse presente. PROBLEMAS Tal como a via de coagulação do sangue. cis corta diretamente c5). todo o caminho ficaria sempre bloqueado. de modo que ele possa realizar seu trabalho.) Como vimos no Capítulo 4. A abertura de um orifício em uma membrana não exige necessariamente vários componentes diferentes. com seis cópias de três diferentes tipos de sequências. ou ambas. Na via-complemento. Embora tenham sido dados grandes passos na compreensão de como o . uma proteína assassina poderii fazer isso. ao contrário. em ambos os casos. como na coagu lação do sangue. pontos de controle. todas as proteínas se agregam. o c3b identifica as células estranhas na ausência de anticorpos? O c3b i eficaz apenas se fixado à superfície de uma célula. Numerosos pequenos aspectos do sistema-complemento são pedras no caminho do desenvolvimento gradual. Seus esforços já salvaram muitas vidas e prometem salvar muitas mais no futuro. (As formas específicas d( complemento orifício-complexo e agregado de fibrina. criado pela duplicação do gene do fator B. os autores identificaram problemas básicos na evolução gradualista do sistema imunológico. mas. Nenhum cálculo quantitativo consta do trabalho. uma fusão crítica de genes criou uma protease com um ponto de união para o primitivo c3b". mas a solução que ofereceram foi de fato um discreto encolhimento de ombros. a proteína codificada pelo gene poderia em si mesma rearrumar os genes. "A evolução dos componentes da via alternativa aumentou ainda mais a amplificação e a especificidade". Talvez o melhor esforço nesse sentido seja o contido em dois curtos trabalhos. em funcionamento. juntamente com Calvin e Haroldo. Os autores certamente sabem disso. ou então trata apenas de comparações entre sequências de adn ou proteínas. que os tubarões. ter sido transferido para um animal. aliás. portanto. por mais valiosos que sejam. mas os resultados não podem nos dizer coisa alguma sobre o mecanismo que gerou . Por outro lado. não se interessa por mecanismos moleculares detalhados. alguns sequer fizeram as perguntas. Comparar sequências pode ser uma boa maneira de estudar ligações. por sorte. e de dois outros ilustres cientistas.5 (Imunoglobulinas são anticorpos. as moléculas minimamente necessárias são antígenos receptores (imunoglobulina e tcr). teria então permitido ulterior diversificação e especialização das duas vias"). O primeiro. inevitavelmente. Nenhuma das perguntas formuladas neste capítulo foi respondida por qualquer dos milhares de cientistas que trabalham nesse campo. de David Baltimore. que trata de mecanismos moleculares. Esses trabalhos.6 Tal como o trabalho discutido acima. Especulam que um gene de uma bactéria poderia. (O rag é o componente que rearruma os genes. que os genes da imunoglobulina e do tcr exigem proteínas rag para rearrumação. que são parentes muito distantes dos mamíferos. moléculas de apresentação de antígenos (mhc).) Os autores argumentam. é provocantemente intitulado "Evolução molecular do sistema imunológico dos vertebrados". Tampouco o reconhecimento de que duplicações de genes não fabricariam imediatamente uma nova proteína. Mas é difícil justificar um título desses em apenas duas páginas. no adn do animal haveria sinais que estariam próximos de genes de anticorpos. Há outros trabalhos e livros que discutem a evolução do sistema imunológico. e assim por diante. em seguida. mas. Em última análise. seria difícil incluir essas preocupações nos quatro parágrafos do trabalho.) Os autores iniciam uma corajosa tentativa de explicar os componentes. as proteínas rag requerem sinais específicos de recombinação para rearranjarem os genes da imunoglobulina e do tcr. Mas uma coisa é dizer que um organismo tem um sistema completo. no fim. o que fazem é dar um salto na caixa. Os autores observam que para que qualquer organismo tenha um sistema imunológico parecido com o que é encontrado em mamíferos. situa-se no nível da biologia da célula e. contudo. Uma busca na literatura imunológica revela trabalhos 1 em andamento em imunologia comparativa (o estudo do sistema imunológico em várias espécies). Observam. as moléculas tcr são parecidas com eles. e outra é explicar como o sistema evoluiu.sistema imunológico funciona. ganhador do prémio Nobel. Mas. afortunadamente. Seus autores dão alguns palpites imaginativos sobre o que poderia acontecer em primeiro e segundo lugares. não é baseado em pesquisa. é muito curto e constitui um artigo de comentários em outras palavras. continuamos a ignorar como surgiu. e "o c2. e proteínas reorganizadoras de genes. EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 143 Outro trabalho que tenta corajosamente explicar uma parte do sistema imunológico intitula-se "Evolução do sistema-complemento". não tratam em detalhe molecular a questão de como os sistemas imunológicos surgiram. juntam-se a Russell Doolittie ao sugerir proteínas inexplicadas que são "liberadas" e "surgem" ("Em algum ponto. Por um feliz acaso. parecem possuir todos os três componentes. é verdade. Nem há também qualquer preocupação com a falta de controle para regular a via. porém.7 A maioria. os sistemas. Podemos procurar por toda parte, em livros e em revistas, mas os resultado serão os mesmos. A literatura científica não tem respostas para a questão da origem do sistema imunológico. Neste capítulo, estudamos três aspectos do sistema imunológico a seleção clonal, a diversidade dos anticorpos e o sistema-complemento e demonstramos que cada um deles constitui em si um forte desafio à suposta evolução gradual. Mas mostrar que as partes não podem ser construídas em etapas conta apenas parte da história, porque as partes interagem. Da mesma forma que um carro sem volante, bateria ou carburador não é de grande serventia, um animal dotado de um sistema de seleção clonal não tiraria muitos benefícios do mesmo se não houvesse maneira de gerar diversidade de anticorpos. Um grande estoque de anticorpos não poderá fazer muita coisa se não houver um sistema para matar os invasores. Um sistema desse tipo não terá utilidade, se não houver uma maneira de identificar os invasores. Em cada passo somos detidos não só por problemas de sistemas locais, mas também pêlos requisitos do sistema integrado. 144 A CAIXA PRETA DE DARWIN Vimos alguns aspectos positivos do sistema imunológico, mas tambén há desvantagens em andar por aí com armas carregadas. Temos que te certeza de que não daremos um tiro no pé. O sistema imunológico tem qu discriminar o resto do mundo de si mesmo. Quando, digamos, ocorre um; invasão de bactérias, por que o corpo fabrica anticorpos contra elas, ma; não contra as células vermelhas, que circulam constantemente na correntf sanguínea, ou contra qualquer um dos outros tecidos com que as células do; anticorpos colidem? Quando o corpo de fato fabrica anticorpos dirigido; contra si mesmo, geralmente acontece um desastre. Indivíduos que sofren de esclerose múltipla, por exemplo, fabricam anticorpos que são dirigida contra o isolante que recobre os nervos. Isso faz com que o sistemi imunológico destrua o isolante, expondo os nervos e ocasionando curtos circuitos nos mesmos, levando à paralisia. No diabetes juvenil, são fabrica dos anticorpos contra as células P do pâncreas, que acabam sendo dês fruídas. Apessoa não pode mais fabricar insulina e, em geral, morre, a menos que a insulina seja fornecida de forma artificial. A maneira como o corpc adquire tolerância a seus próprios tecidos continua obscura, mas, qualque que seja o mecanismo, sabemos uma coisa: um sistema de autotolerânci! teria que estar presente desde o começo do sistema imunológico. todos esse; A diversidade, a identificação, a destruição, a tolerância sistemas e outros mais interagem. Para onde quer que nos voltemos, i explicação gradualista do sistema imunológico é impossibilitada por mui tiplos requisitos interligados. Como cientistas, ansiamos por compreende como esse mecanismo magnífico surgiu, mas a complexidade do sistemi condena todas as explicações darwinianas à frustração. Sísifo teria pena di nós. Talvez não seja surpreendente descobrir uma complexidade incessanti em máquinas tipo Guerra nas Estrelas que compõem o sistema imunoió gico. Mas o que dizer de sistemas mais modestos? O que dizer das fábrica que produzem os parafusos e as porcas de que são feitas as máquina; moleculares? No capítulo final sobre provas iremos estudar o sistema qui fabrica os "blocos de armar". Verificaremos que a complexidade estende-si até os alicerces da célula. MORTE NA ESTRADA Minha família e eu moramos a uns oito quilómetros do campus, em uma das muitas belas montanhas que embelezam a Pensilvânia. A área, embora próxima da cidade, é rural, com floresta densa em todos os espaços ainda não desmaiados para construção de imóveis. Uma estreita estrada de terra, serpenteando montanha acima, leva à nossa casa. Dirigindo-me de carro para o trabalho pela manhã ou voltando à noite para casa, vejo sempre alguns pequenos animais agachados ao lado da estrada, prontos para arriscar a vida numa corrida. Não sei se estão aceitando um desafio, tentando impressionar o sexo oposto ou apenas ansiosos por voltar para casa. Mas esse jogo é perigoso e alguns deles pagam o preço. Os esquilos são os piores. Ao contrário de animais mais sensatos, eles simplesmente não cruzam para o outro lado. Ainda longe podemos vê-los sentados em um lado da estrada. Quando nos aproximamos, eles partem a toda velocidade para o outro lado, param, invertem a corrida e voltam para o centra Chegamos cada vez mais perto e eles continuam na estrada. Enfim, quando estamos passando, eles chegam à conclusão de que é ao nosso lado que realmente querem estar. Esquilos podem subir no carro, de modo que há sempre a esperança de que, após terem desaparecido na parte da frente, possamos vê-los pelo retrovisor, correndo para a segurança. As vezes eles conseguem, às vezes não. As marmotas costumam atravessar a estrada em linha reta, tornando fácil prever sua posição, mas não temos como adivinhar quando elas surgirão. Geralmente estamos dirigindo pensando no jantar quando, de repente, uma massa pequena e redonda sai bamboleando da escuridão e entra em nossa pista. A essa altura, tudo o que podemos fazer é cerrar os dentes e esperar o choque pois, ao contrário dos esquilos, as marmotas não caberr embaixo do carro. Na manhã seguinte, tudo o que sobra é uma pequen; mancha na estrada, outros carros tendo destruído a carcaça. É a natureza eu sangue, dentes, garras e asfalto. Embora tenha aumentado recentemente, o tráfego na estrada ainda i muito lento um carro a cada poucos minutos durante o dia, um a cadi meia hora durante a noite. Assim, a maioria dos animais que cruza a estrad, chega em segurança ao outro lado. Mas isso não acontece em todos o: lugares. A Schuylkill Expressway, a principal rodovia que dá acesso ; cidade de Filadélfia a partir do noroeste, tem de oito a dez pistas em certo: trechos. O volume de tráfego é milhares de vezes maior do que na estrad; que passa por minha casa. Não seria inteligente apostar em uma marmota que, saindo de um lado da Schuylkill, tentasse chegar ao lado oposto bem na hora do rush. Vamos supor que você é uma marmota sentada ao lado de uma estrad centenas de vezes mais larga que a Schuylkill Expressway. Há milhares d pistas na direção leste e outras milhares indo para oeste, todas elas cheia de caminhões, carros esporte e caminhonetes que correm no limite d velocidade. A sua namorada marmota está do outro lado e o convida atravessar. Você nota que os restos de seus rivais no amor estão principalmente na pista um, alguns na pista dois e uns poucos espalhados pelas pista três e quatro; não há mais nenhum além desse ponto. Além disso, a nomii romântica determina que você deve ficar de olhos fechados durante jornada, confiando no destino para levá-lo em segurança ao outro lado. Voe vê a cara gordinha e parda de seu amor, sorrindo docemente, as pequena costeletas se mexendo, os olhos mansos convidativos. Ouve as carretas de 18 rodas passarem com um chiado. E tudo o que você pode fazer é fechai os olhos e rezar. O exemplo de marmotas cruzando uma estrada esclarece um problem£ da evolução gradualista. Até este ponto no livro, enfatizei a complexidade irredutível sistemas que exigem vários componentes para funcionar ( que são barreiras gigantescas à evolução gradual. Analisamos anteriormente alguns exemplos; outros podem ser encontrados em qualquer livro d( bioquímica. Alguns sistemas bioquímicos, no entanto, nada têm de complexidade irredutível. Para funcionar, não exigem necessariamente várias partes e parece haver (pelo menos à primeira vista) meios para montá-los de forma gradual. Ainda assim, com um exame mais atento, surgem sérios problemas. Descobrimos que transições supostamente suaves são efémeras quando conferidas à luz do dia. Desse modo, embora alguns sistemas nãc sejam de complexidade irredutível, isso não significa necessariamente qu( EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 147 eles foram montados à maneira darwiniana. Tal como para a marmota que tenta atravessar uma estrada de mil pistas, não há uma barreira absoluta à montagem gradual de alguns sistemas bioquímicos. Mas as probabilidades de tudo sair errado são esmagadoras. As grandes moléculas que realizam o trabalho na célula as proteínas e os ácidos nucleicos são polímeros (isto é, são constituídos de unidades separadas, organizadas em fila). Os blocos de armar das proteínas são os aminoácidos e os dos ácidos nucleicos são os nucleotídeos. Tais como contas que se encaixam umas nas outras para formar um colar, aminoácidos e nucleotídeos podem ser enfileirados para produzir uma variedade quase infinita de moléculas. Mas de onde vêm as contas? Contas que se encaixam com um estalo são produzidas em fábricas, e ninguém as encontra por acaso, brotando da terra. A fábrica produz as contas em formas específicas, de modo que o pequeno orifício em uma extremidade é do tamanho exato do pequeno pino que se projeta do outro lado. Se o pino é grande demais, as contas não podem ser ligadas; se os orifícios são largos demais, o colar se desmancha. O fabricante de contas toma muito cuidado para modelá-las na forma correia e usar o tipo certo de plástico. A célula também é muito cuidadosa na fabricação de seus blocos de armar. O ADN, o mais famoso dos ácidos nucleicos, é constituído de quatro tipos de nucleotídeos: A, c, G e T.1 Neste capítulo, trataremos principalmente do bloco de armar A. Quando não está ligado a um polímero, o bloco pode ter várias formas, designadas como amp, adp, ou atp. A primeira forma sintetizada na célula é o amp. Tal como contas, o amp é fabricado com cuidado. A maioria das moléculas em organismos biológicos é feita de apenas alguns tipos diferentes de átomos, e o amp não constitui exceção. É constituído de cinco tipos diferentes: 10 de carbono, 11 de hidrogénio, 7 de oxigénio, 4 de nitrogénio e l de fósforo. Utilizamos a analogia de contas para explicar como os aminoácidos e os nucleotídeos são reunidos em longas correntes. Afim de compreendermos bem como o amp é sintetizado, lembremo-nos de um brinquedo como o Tinkertoys. No caso dos leitores que não os conhecem bem, os Tinkertoys rodas de madeira com orifícios na borda e no têm dois tipos de peças centro, e varetas de madeira com o mesmo diâmetro dos orifícios. Enfiando as varetas nos orifícios, podemos ligar várias rodas. Usando mais varetas e rodas podemos formar um conjunto completo. As estruturas que podemos construir apenas com esses dois tipos de peças de castelos e carros a 148 A CAIXA PRETA DE DARWIN casas de boneca e pontes são limitadas apenas por nossa imaginação. Oi átomos são como peças de um jogo de Tinkertoys: são as rodas de madeira e os laços químicos formados entre eles são as varetas. Tal como c Tinkertoys, os átomos podem ser reunidos para construir muitas forma; diferentes. A grande diferença, porém, é que a célula é uma máquina, d modo que o mecanismo necessário para montar as moléculas da vida tem de ser automatizada. Imagine a complexidade de uma máquina que pudesse, usando técnicas de automação, montar Tinkertoys, dando-lhes, digamos, a forma de um castelo! O mecanismo usado pela célula para fazer o amp é automatizado e, como se poderia esperar, nada simples. Átomos são quase sempre encontrados nas moléculas; eles não andam soltos por aí como peças de brinquedo de armar. Dessa maneira, para fabricar uma nova molécula, em geral, temos que utilizar velhas moléculas e ligá-las. Isso é semelhante a tirar uma torre de um castelo de Tinkertoy e usá-la para fazer a carroceria de um carro. Analogamente, novas moléculas são construídas com peças de outras mais antigas. As moléculas usadas para construir o amp têm, sem exceção, nomes químicos compridos e maçantes. Não iremos utilizá-los, a menos que obrigados. Em vez disso, apenas descreveremos as moléculas por suas funções e lhes daremos nomes inócuos, como "Intermediária III" e "Enzima vil". A Figura 7-1 mostra as moléculas que participam da síntese gradual. A maioria dos leitores provavelmente achará a descrição no texto muito mais fácil de seguir, se consultar com frequência a figura. Mas não se preocupe O objetivo é compreender a complexidade do sistema. A formação de moléculas biológicas não acontece de uma forma confusa. mas apenas dizer quem está conectado a quem. que move escavadeiras. As vezes a energia está apenas nos músculos dos operários. que denominaremos "bolinhas de energia". ÁTOMOS QUE SÃO ADICIONADOS. Os QUADRADOS BRANCOS SÃO ÁTOMOS DE ITROGÊNIO. Os ÁTOMOS ECEBEM NÚMEROS NA ORDEM EM QUE SÃO ADICIONADOS. Na verdade. assume a forma da gasolina. MAS UBSTITUÍDOS OU REMOVIDOS POSTERIORMENTE. porém. E OS CINZENTOS DE OXIGÉNIO. A energia chega em pacotes separados. e se maravilhe. Insisto que o leitor dê uma olhada nas duas seções seguintes. SÓ OS ÁTOMOS QUE FARAÓ ARTE DO PRODUTO FINAL SÁO NUMERADOS. que aciona furadeiras. ESTÃO ASSINALADOS COM UM X. OS PRETOS DE CARBONO. no estilo de Calvin e Haroldo.RIBOSE-5-FOSFATO. em outras ocasiões. existem robôs moleculares específicos. F REPRESENTA S "FUNDAÇÕES" . ou eletricidade. . para realizar o trabalho. A célula precisa de energia para fabricar o amp.Q-EF i-xi -B r" B&srB-ro1 F E-III E-Vil E-XI l-IV i-viii sã "V11 l VM r-]X B [fij H F [fir°-G]' F . notar o número de passos requeridos.não vou falar em conceitos esotéricos. COMEÇA A CONSTRUÇÃO Q Para construir uma casa precisamos de energia. observar a especificidade dos componentes que reagem entre si. altamente sofisticados.íll B 1-111 El F 1-VII ?H r. A FIGURA COMEÇA COM O INTERMEDIÁRIO III. que fomeEXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 149 IGURA 7-1 iiossíntese DO AMP. Pense nelas como barras moleculares de chocolate. F E-IV E -VIII E-XII y jl-R-H-R-H Fi 31151 n"3 Efil Kifl E*s RJ M ittl v . ou galões de gasolina. ao qual é conectado um átomo de oxigénio. Mencionaremos apenas em que passos precisamos delas. O quarto átomo de carbono no anel é ligado a outro de carbono. que alimentam máquinas. incluindo o atp e o gtp. Essa molécula consiste de um anel de átomos: quatro de carbono e um de oxigénio. No . Não se preocupe com seus formatos ou como funcionam. Há vários tipos de bolinhas de energia. í l E-VI 150 A CAIXA PRETA DE DARWIN cem energia aos músculos. As fundações têm a forma de uma molécula complicada cuja síntese não vamos discutir.iv Sfa s ? H '-'x H-E . Da mesma maneira que a construção de uma casa começa com as fundações. que por sua vez se liga a um de fósforo com três átomos de oxigénio.a B-B B B El 1-XIII Q ? Er8c ilsà i ' F B Ër0- F E-V E-IX 1 E-IX 1a es ? l . o mesmo ocorre com a síntese do amp. A três dos anéis de carbono é ligado um átomo de oxigénio. Os dois primeiros passos na síntese do amp são mostrados na Figura 7-1 eles acontecem nos bastidores. porque ela reagiria de má vontade com um bocado de coisas com as quais não deveria reagir.3 Felizmente. Isso pode ser feito quimicamente expondo-se a molécula à amónia mas não podemos apenas jogar amónia dentro da célula. como observa a citação. neste ponto da Figura l. une-se ao átomo de nitrogénio n° 4 do Intermediário IV para formar o Intermediário v. Esse fato não acontece. o formato). De modo geral. A essa altura a molécula dá a impressão de que as fundações têm uma cauda que se agita à brisa. fundidos. ligados às fundações. A fim de EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 151 chegar lá a partir de onde estamos agora. O produto acabado. o íon correlato. que estava ligado no último passo. a fim de fabricar o Intermediário li. originalmente ligado ao carbono n° 2. Os átomos que terminarão no produto final (amp) recebem números. os de carbono em preto e os de oxigénio em cinza. um grupo formado por dois átomos de fósforo e seis de oxigénio é transferido en masse pela Enzima l para um dos átomos de oxigénio das fundações. a menos que orientado a assim fazer pela Enzima iv: ele flutuaria para longe da célula. Liga-se primeiro a uma vitamina denominada thf. O Intermediário li é usado pelo corpo como ponto de partida para a fabricação de várias moléculas diferentes. Em vista disso. o formato é inerte. que consiste de dois átomos de oxigénio ligados a um átomo de carbono. o formato é acelerado e preparado para ação.. No processo. e isso bagunçaria nossa síntese do amp. O complexo THF-formato. Esse processo usa uma bolinha de energia do atp. A importância fundamental do (iw) consiste em manter o formaldeído e o formato em estados quimicamente equilibrados. de modo que fazer com que se encadeie com outras moléculas requer alguma preparação. o amp. não tão reativos que representem ameaças tóxicas para a célula. que está ligado a outro de carbono. mas disponíveis para processos essenciais através de ação enzimática específica. por sua vez ligado a dois de oxigénio) desliza para dentro e se encadeia com o átomo de nitrogénio do Intermediário III através de um dos átomos de carbono.. o grupo fósforooxigénio. Quando ligada por uma enzima à vitamina (em uma reação que requer uma bolinha de energia do atp). terá uma aparência muito diferente: dois anéis duros. Essa operação requer uma bolinha de energia de atp. de acordo com a ordem em que são adicionados.. Sob a orientação da Enzima 111. Um livro de bioquímica enfatiza esse problema: Formato. é descartado. No passo seguinte. é muito inerte em condições fisiológicas e tem que ser ativado para servir como agente eficiente da formulação. um dos dois átomos de oxigénio. a Enzima II toma um átomo de nitrogénio do aminoácido glu lamina e insere-o em um anel de átomos de carbono. Durante essa ação. uma prima do ácido fólico da vitamina B (nem mesmo pergunte como a vitamina é sintetizada). O passo seguinte consiste em substituir o átomo de oxigénio encadeado ao carbono n° 2 do Intermediário v por um átomo de nitrogénio.primeiro passo da síntese do amp. contudo. porém. é descartado. porque a enzima orienta a reação para os produtos correios. parte de um aminoácido é usada para doar . No passo seguinte. incluindo o amp.. vemos um átomo de nitrogénio ligado à letra F.2 Os átomos de nitrogénio aparecem em branco na figura. a molécula tem de ser quimicamente preparada na ordem correia. uma molécula de ácido fórmico (na verdade. para obter o Intermediário III. o formato não está simplesmente flutuando ao léu na solução. um dos átomos de oxigénio do formato é descartado. Os que não terminam no amp são marcados com um "x". E este o ponto em que a Figura 7-1 passa a contar a história. No mesmo passo. não se ligaria ao Intermediário ivpara produzir o Intermediário v. Assim. até que reagisse com outra coisa ou se dissolvesse. representaremos as fundações pela letra F. um aminoácido denominado glicina (que consiste de um átomo de nitrogénio ligado a um de carbono. Para torná-la mais fácil de seguir. Quando sacudimos uma lata de bebida gasosa e abrimos a tampa geralmente somos borrifados pelo líquido. é uma molécula construída pela metade. vamo tomar um átomo de nitrogénio e usá-lo para substituir um átomo d oxigénio. a fim de formar um laço com o carbono n° 9. a reação forma outro anel. Uma coisa interessante nesse arranjo é que ele agora faz um anel de átomos. ao último passo. Desta vez. O primeiro átomo de nitrogénio que foi posto nas fundações o que chutou para fora o grupo fósforooxigénio há alguns passos atrás agora entra em ação Toma o lugar do átomo de oxigénio. Mas. Também há um pouco de dióxido de carbono dissolvido no fluido celular (embora um animal não costume borbulhar quando sacudido). este não rompe nenhum de seus laços com os outros átomos. E. como foi visto no Intermediário vil. ela não será encontrada flutuando livre na solução (como aconteceu com o dióxido de carbono): será doada por um aminoácido. a molécula do gás (na verdade. O borrifo é provocado pela liberação súbita do gás dióxido de carbono que estava dissolvido no líquido. O primeiro é o nitrogénio n° 6. o bicarbonato) é colocada pela Enzima vil no carbono n° 3 para fabricar o Intermediário viu. Este passo também usará uma bolinha de energia do atp. porém. em alguns aspectos. vamos usar o nitrogénio n° l que já estápresente em nossa molécula.4 Agora. a Enzima XI instrui o nitrogénio n° 8 a chutar para longe o oxigénio do formato que acaba de ser anexado. com dois grupos projetando-se dele. não temo que trazer de fora um átomo de nitrogénio. O aminoácido glutamina. Forma simplesmente um novo átomo. Uma bolinha de energia do atp aciona esse passo. Graças à feitiçaria catalítica. e o segundo grupo constitui as fundações. o átomo de nitrogénio não deixa o aminoácido quando reage com o Intermediário viu: conseguimos o nitrogénio que queremos. dessa vez. Q Q O passo seguinte quando estamos construindo uma molécula de AM é semelhante. Este passo utiliza uma bolinhi de energia do atp. e a reação do formato no . Outra molécula de formato ativado mais uma vez encadeada a uma vitamina é ligada ao nitrogénio n° 6 do Intermediário x para produzir o Intermediário xi. A Enzima ix remove o apêndice indesejável. Os dois anéis fundidos do Intermediário xn são rígidos. de maneira que o nitrogénio do aminoácido fique próximo do primeiro átomo de oxigénio do Intermediário v. mas também uma feia cadeia extra de átomos pendurados EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 153 na extremidade do Intermediário ix. chegou a hora de adicionar outro átomo de amónia. pela qual as enzimas são famosas. o oxigénio é chutado para fora do Intermediário v e o átomo de nitrogénio assume 152 A CAIXA PRETA DE DARWIN seu lugar para produzir o Intermediário vi. que está ligado a um átomo de carbono e. Isso é bom. aproxima-se do Intermediário v. Em vez disso. será o aminoácido chamado ácido aspártico. sob o olhar vigilante da Enzima v. O ane tem cinco membros. que é o último da cadeia. Tal como na última vez que em que a amónia foi adicionada. Uma vez que o nitrogénio que reage não rompe seu laço com o carbono ao qual foi inicialmente ligado. e não moles como as correntes de átomos que precederam sua formação. o Intermediário x. est passo usa uma bolinha de energia do atp. Na reação. Mais uma vez. A formação do anel de seis membros nesse passo é semelhante à formação do anel de cinco membros vários passos atrás. seu equivalente encharcado de água. serrando apenas a parte estranha.o átomo de nitrogénio necessário. o que resulta no Intermediário xn. que nos foi apresentado no último passo. ao contrário do nitrogénio que veio do aminoácido no passo anterior. o átomo de nitrogénio salta do aminoácido. Mas. No passo seguinte. porque o passo seguinte na síntese do amp requer dióxido de carbono. outra novidade. O resultado. e ele pode ser usado em reações bioquímicas. mais uma vez. duas de glutamina. Um livro de química que tenho em minha estante menciona oito diferentes modos de fabricar adenina (que é parte superior do amp. ha muitas maneiras de sintetizar o amp. em um tipo especial de arn que ajuda a proteína a conter um pouco de imp). nem são usadas para nada mais do que para fabricar o amp ou o gmp Todos os caminhos levam a Roma. IS4 A CAIXA PRETA DE DARWIN catalisa dois passos. As moléculas precursoras ao longo do caminhe sintético os Intermediários m a xi não desempenham papel indepen dente. dois grupos de formil do thf em etapa separadas. Além da molécula das fundações. portanto peço que me deixem bancar o contador e fazer o balanço da biossíntese do amp. síntese requer que cinco moléculas do atp forneçam energia para ativar a reações químicas nos vários passos: uma molécula de gtp. usam rotas inteiramente diferentes das tomadas pel célula. a síntese da adenina a partir de moléculas simples no frase do químico não nos fornece informação nenhuma sobre como surgiu o caminho para fabricar a molécula na célula. cientistas interessados na origem da vid descobriram uma maneira interessante de sintetizar adenina. os reste das moléculas do ácido aspártico têm que ser retirados e. em extremo de acidez. que é usado em algumas biomoléculas (como. Q chegando lá Suponho que já perdi a maioria de meus leitores no labirinto. mas não atp. a ribose-5-fosfato. expulsando o átomo de oxigénio com o átomo de nitrogénio da molécula que chega. sem as fundações). para doar átomos de nitrogénio em dife rentes passos. uma de dióxid de carbono. Mesmo que existissem na antiga Terra. que doa átomos de nitre génio em mais duas etapas. como aconteceu na última vez em que o ácido aspártico foi usado. por razões que discutiremos depois. Além disso. partes da molécula em crescimento têm que reagir entre si pan fechar os dois anéis.7 Mas um problema se esconde em segundo plano: o cianeto de hidrogénio e a amónia não são usados n biossíntese do amp. o passo nos deixa com um apêndice feio e prejudicial. Formar amp de imp requer uns poucos passos diferentes que são mostrados na Figura 7-1. a ix. e duas moléculas de ácido aspártico. em dois passe separados. e. em dois passos distintos. Isso é necessário porque a forma da molécula mudou durante a síntese. . Finalmente. e as enzimas frequentemente são sensíveis a mudanças de forma. Essa ação produz o Intermediário xill. Mais uma vez.último passo é quimicamente semelhante à prévia adição do mesmo. Em um passo que lembra outro anterior. no entanto. por exemplo. diz o ditado. Todos os treze passos ocorrem para produzir simples mente um tipo de molécula. O Intermediário xil é um nucleotídeo denominado imp. ela usa gtp. Químicos que querem sintetiza adenina. a Enzima xil une uma molécula do aminoácido ácido aspártico ao anel de seis membros. A facilidade da reação impressionou Stanie Miller de tal maneira que ele a chamou de "a rocha da fé" para o pesquisadores da origem da vida. temos o amp um dos "blocos de armar" dos ácidos nucleicos. A reação usa uma bolinha de energia. da mesma forma. A síntese ocupa 13 passos e dela participam 12 enzimas. A Enzima IX volta (a única enzima usada duas vezes na via) para cortar a parte dispensável e deixar o necessário átomo de nitrogénio. Em vez disso.6 Eles notaram que as simples moléculas de cianeto de hidrogénio e amónia que s acredita terem sido abundantes nos primórdios da Terra formara adenina nas condições certas. uma de glicina. Mas mesmo que os dois conjuntos de passos sejam semelhantes. Uma vez que implicam reações em líquidos oleosos. essas condições causariam a morte rápida de qualquer organismo conhecido. eles são catalisados por dois diferentes conjuntos de enzimas. e ainda que iss tivesse algo a ver com a origem da vida (o que é problemático por algumas outras razões).5 O resto da molécula também pode ser reunido de várias maneiras. uma delas. No início da década de 1960. Uma mutação aleatória levaria a célula a produzir c a partir de B. de que modo a via evoluiu em etapas? Se A. Essa condição é fundamental no caso de algo com o amp. e assim por diante. esses caminhos não são precursores da rota biológica da síntese. talvez. mil ou um nilhão de anos). vias metabólicas em qi intermediários não são usados lançam sérios desafios a uma esquen darwiniano de evolução. ácido aspártico. ntão. O amp. Se A. B e c são compostos iteis para a célula. Suponhamos.aminho ter evoluído gradualmente? Depende. Qualquer organismo que pudesse produzir um deles a partir de algum componente não usado da sopa primordial. E. Sapatos podem ser tudo de que necessitamos para ir de Milão a Roma. A explicação típica é dada d forma resumida por Thomas Creighton: De que maneira a complexidade bioquímica das vias metabólicas pode ta evoluído? No caso das vias biossintéticas que produzem os blocos de arma dos aminoácidos. nem c ou D são essenciais desde o início. B e c não têm outro uso que o de precursores de D. feliz e inesperadamente. Nesse exemplo. ou morre. nas precisaremos de mais do que isso para ir de Roma à Sicília. Poderia esse . ou iv. se dissolvêssemos em água (usando os nomes químicos formais) ribose-5-fosfato.Staniey Miller ficou impressionado com a facilidade da síntese da adenina a partir de moléculas simples. consideremos uma via metabólica através da qual o composto A é transormado no composto D. fazendo sem pressa uma nutação. em seguida. necessário à vida na terra.8 Se Staniey Miller nisturasse esses elementos químicos na esperança de descobrir outra rocha aara a fé. ficaria muito desapontado. é provável qu esses blocos estivessem originalmente presentes na sopa primordial e qu. o amp simplesmente não é fabricado pelas reações mostradas ia Figura 7-1. um desenvolvimento lento seja possível. será preciso im equipamento de alta tecnologia. Logo que a disponibilidade desse . não conseguiríamos qualquer AMP. bem como algumas outras moléculas de importância crucial. e se nem B. teria uma vantagem seletiva. utilizando uma enzima recémsurgida. e assim por diante. glutamina. tivessem sido usados diretamente. o cenário pudesse se epetir. que proveito ela terá em fabricar 156 A CAIXA PRETA DE DARWIN o Intermediário III. Na verdade. Ou el tem um meio de produzir ou obter imediatamente o amp.0 importante é que mesmo que adenina ou amp possam ser Cabricados-por caminhos simples. da mesma forma que sapatos não são precursores ie naves espaciais. contudo. se esse meio existe. mas. É possível haver uma maneira de construir um sistema vivo que não precise de amp. vamos precisar de um barco. o composto B é produzido. contudo. porque a célula não tem opção: o amp é necessário à vida. se fabrica A. talvez. açúcares. fabricar B? Se uma célula precisa de amp. Na ausência ias enzimas. O problema com a evolução darwiniana é o seguinte: se apenas o produto final de uma complicada via de biossíntese é usado na célula. ninguém tem ainda uma pista de como criá-lo. iodemos imaginar uma célula que produziu A. esses elementos constituintes teriam se tornado escassos. ie ele não fosse prejudicial. que vantagem haveria para um organismo em fabricar apenas A? Ou. dióxido de carbono e pacotes de energia de atp e gtp todas as examinando O CONTEÚDO DA CAIXA 155 pequenas moléculas que são usadas pela célula para construir o amp e is deixássemos em repouso por um longo tempo (digamos. -.eria descoberto um uso para c. Para produzir amp com os ingredientes isados pela célula também precisamos de equipamento de tecnologia muito ivançada: as enzimas que catalisam as reações da via usada. passando pêlos intermediários B e c. que D é necessário desde o começo. quem sabe com o tempo a célula descobrisse im uso para o composto B. ou v? Aparentemente. Amedidaqueaq uantidade de organismos aumentava. é usado para fabricar o adn e o arn. glicina. Alguns livros mencionam esse problema. de modo que. E para chegar a Roma vindo de Marte. nucleotídeos. wlO-formilthf. mas a célula evita a síntese simples. uma aparentada muito próxima. a coisa a fazer é fabricá-lo a partir de c.10 Sim. Ninguém fez isso. Além do mais. pois. Em segundo lugar. É muito mais difícil. com exceção do Intermediário x. queimar gasolina em uma poça embaixo do carro não o faz se . teria havido seleção de qualquer organismo que o pudesse produzir a partir de algum outro componente da sopa. c e o). Há inúmeros problemas com a teoria A » b » c » d. ele aprenderia a fazê-lo com B. evitando dispêndio de energia em alguma coisa inútil. Creighton diz que se encontramos em um organismo moderno uma via de reação que vai de A . então D existia na sopa primordial sintetizado por precursores químicos simples. Afinal de contas. Em primeiro lugar. Somos informados na legenda de uma figura que a célula primordial é abastecida por um suprimento de substâncias afins (a. b. Uma delas. no entanto. Calvin e Haroldo imaginariam isso sem a menor dificuldade. ganhador do prémio Nobel. Com certeza não é nada complicado imaginar que a sopa primordial poderia ter incluído um pouco de c. um texto popular escrito por James Watson. A energia da gasolina. que estaria flutuando à toa e que poderia ser facilmente convertido em D. pode fazer com que um carro se mova porque é canalizada da maneira correia por uma máquina complexa. reagiria de maneiras não produtivas. De acordo com esse cenário. Quando c acabasse. E onde conseguimos A. Diminuindo o suprimento de D. apesar desses livros serem usados por estudantes de doutorado que teriam facilidade para compreender explicações detalhadas. exceto sob orientação cuidadosa de enzimas. Note-se que essas enzimas teriam que estar disponíveis antes que as enzimas para as etapas seguintes pudessem ser desenvolvidas. B e o resto? No alfabeto da sopa primordial. com toda probabilidade. Quando a fome ameaçasse mais uma vez. Bruce Alberts. uma vantagem seletiva é obtida através da evolução de uma nova enzima que pode produzir d a partir da substância c. experimentos de síntese pré-biótica não produziram nenhum dos intermediários presentes na biossíntese do amp. Se as enzimas certas. e não nos modos necessários para fabricar o amp. os passos que exigem bolinhas de energia precisam ser cuidadosamente orientados. é claro. Vejamos alguns dos mais importantes. por exemplo. Quando a célula esgota o suprimento disponível de d. há boas razões químicas para pensar que os intermediários na via bioquímica não podem ser fabricados. deve ser simples converter b em c. E difícil de acreditar porque quando damos nomes reais a elementos químicos temos que descobrir uma reação química real que possa produzi-los. O fato é que ninguém jamais deu nomes químicos reais a qualquer das letras míticas na história a » B » c » D. O mesmo esquema é descrito em Molecular Biology ofthe Cell. as enzimas posteriores não teriam nada com que trabalhar. todos concordam que se D acabou. acreditar que havia muito adenilossucionato (Intermediário xill) para ser convertido em amp. não estivessem disponíveis para dirigir as reações que levam aos Intermediários v e XI. as explicações em forma de desenho não são mais desenvolvidas." Embora seja possível produzir adenina pela reação entre amónia e cianeto de hidrogénio. por exemplo. pelo presidente da Academia Nacional de Ciências. isso não pode ser feito com os precursores bioquímicos da adenina. sem o benefício de enzimas. é metabolicamente útil. lógico. E. elas EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 157 estão bem perto umas das outras no alfabeto. produzidas por síntese pré-biótica.9 Em outras palavras. esperando para ser convertida em 5-aminoimidazola-4-(-sucinilocarboxamida) ribotide (Intermediário ix). de outra forma. Nos livros mencionados acima. a substância d. e assim por diante. algum organismo "aprenderia" a fabricar d a partir de c. ele aprenderia a fazer B com A.componente se tornasse limitada. as enzimas das vias metabólicas teriam evoluído em uma sequência oposta à que seguem na via moderna. E é ainda mais difícil crer que a carboxaminoimidazola ribotide (Intermediário viu) estava sentada por ali. o formato.B -» c »D. e vários outros co-autores. Amenos que houvesse uma enzima orientando o uso da bolinha de energiaATP.. de Allan Bloom. o volume de d disponível é esgotado a um ponto em que limita o crescimento posterior da espécie.13 Mas há esperança: Em essência. que só concordamos com elas após análise e assentimento conscientes. Há alguns anos li The Closing oftheAmericanMind. para sua operação. mas nenhum avanço apoia a hipótese que ele propôs. Em particular. se foram propostas por alguém. E desanimador pensar. Horowitz. do ambiente cultural em que vivemos. que Nietzsche descreve em Assim falou Zaratustra. pelo menos. Supõe ele. o que toma necessária sua síntese a partir de outras substâncias. Esse processo exige.. e assim por diante.14 Aí está a fonte da explicação do desenvolvimento das vias bioquímicas dadas pêlos livros modernos. mas essas já são suficientes. Foi proposta em 1945 por N. Nesse ponto. desde o início. não estariam disponíveis para continuar a via. é impossível.11 Amaioria de nós gosta de pensar que nossas ideias são nossas mesmo ou. em Proceedings of the National Academy ofSciences. Outras razões poderiam ser citadas contra oa-»b-»c-*d. como também as estruturas dos ácidos nucleicos e das proteínas. Horowitz identifica o problema: Uma vez que a seleção natural não pode preservar características não-funcionais. fiquei surpreso ao saber que a canção "Mack the Knife" era tradução de uma canção alemã. a energia seria desperdiçada. Como resultado da atividade biológica.. ano em que esse artigo foi publicado. os intermediários rapidamente se desintegrariam ou reagiriam da maneira errada e. 158 A CAIXA PRETA DE DARWIN O terceiro problema com oA-»B-»c-*Dé que alguns dos intermediários na via são quimicamente instáveis. De modo que mesmo se contra todas as probabilidades eles fossem fabricados em uma reação pré-biótica não orientada. "Mackie Messer". o último passo na corrente foi o primeiro a ser dado no curso da evolução. Desde então a bioquímica progrediu enonnemente. uma vantagem seletiva importante será desfrutada por mutantes que possam realizar a reação b+c = d. Note mais uma vez que as enzimas necessárias para orientar esses passos teriam que existir antes de o organismo poder ter o elemento químico que é fabricado no passo seguinte da via. consideremos a operação do mecanismo proposto. isto é. a hipótese proposta afirma que a evolução das sínteses básicas ocorreu em passos graduais envolvendo uma única mutação de cada vez. Com o passar do tempo. Adiando por ora a questão de como esse ambiente surgiu. a natureza do gene era desconhecida.. um ambiente no EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 159 qual produtos finais e intermediários potenciais estejam presentes. através da seleção de uma única mutação de gene de cada vez. isto é. Mas qual era o estado da ciência nos dias de Horowitz? Em 1945. mas que a ordem em que foram dados os passos individuais ocorreu na direção inversa daquela em que ocorre a síntese. mais uma vez. com o penúltimo passo em seguida. um tipo especial de ambiente químico. como afirmou Bloom. Sabe-se que as estruturas dos genes e das proteínas são muito mais complicadas do que se pensava na época de . sem nenhum exame.mover. b torna-se limitador para a espécie. Fiquei espantado com sua alegação de que muitas ideias americanas modernas têm raízes em velhas filosofias europeias.H. que a espécie requer uma molécula orgânica essencial. d. cuja inspiração Bloom diz remontar ao "prazer da faca" do assassino. que muitas de nossas ideias importantes sobre a maneira como o mundo funciona foram simplesmente captadas. A teoria A-»B-»c-»Dé uma velha ideia que foi transmitida adiante sem que ninguém se desse ao trabalho de pensar muito sobre ela. a implicação mais óbvia dos fatos parece ser a de que uma evolução gradual de biossínteses. Ainda não havia sido feito nenhum experimento para verificar se o "tipo especial de ambiente químico" postulado por Horowitz era possível. quanto mais enzimas sofisticadas pá interconverter os intermediários. escreveu Cat (como abreviatura de "catalista"). c e D. mas a falta completa de detalhes químicos no livro parece justifica a crítica. Mas. B.16 Trata-se de uma acusaçã pesada. Em vez de A -» B -» c -» D. Não há prova de que as letras existam e qualquer outro lugar além da mente de Duve. se examinarmo todo o índice de assuntos do livro. se lermos o capítulo d começo ao fim. Q. em uma sopa pré-biótica. c e d para m. eles simplesmente propõen a » b » c » d multiplicados cem vezes. algumas pessoas estão insatisfeitas. mostra-se cético quanto à importância da via cianeto de hidrogénioamónia. no mínimo. a tendência é a de nos afastarmo cada vez mais da química real e ficarmos aprisionados no mundo abstrai . ele usa uma figura na qual setas apontam a partir das palavras sínteses abióticas para as letras a. contudo. na melhor das hipótese. Fica claro por seu trabalhos que Kauf&nan é um indivíduo muito inteligente. sem a rede conectora pá manter o fluxo de energia e produtos. Lendo os textos modernos. são meras variações da velh ideia de Horowitz. B. nenhum ácido aspártico. o. mas isso não é explicação: a única "prova" do esquema é a própria figura! Em parte alguma ele ou 160 A CAIXA PRETA DE DARWIN qualquer outro pesquisador dão os nomes de elementos químicos reais letras míticas. alguns dos quais eram intermediários na via do amp. a velha história é repetida nos livros. Kauffman e de Duve identificam um problema real da evolução gradua lista. John Maynard Smith. mas. De modo oposto. não descobrimos o nome de um único elemento químico nenhum amp. Em vez disso. Pesquisadores da origem da vida nunca demonstraram qi os intermediários na síntese do amp teriam existido. contudo. nada. embora conexão entre sua matemática e a química seja. nas quais muitas pequenas proteínas simplesmente tinham capacidade de produzir muitos elementos químicos diferentes. que são transformados em mais outros e. a fim de mostrar como surgiram as letras. à medida em qu aumenta o número das letras imaginárias. antigo mentor de Kauf&na acusou-o de praticar "ciência sem fatos". ele propõe. Outro cientista inquieto é Stuart Kauffman. Pior ainda. de que maneira poderia ter havic uma entidade viva que fizesse a evolução de vias metabólicas conect das?15 Com o objetivo de responder à sua própria pergunta. ele usa setas que apontam de A. Há boas razões químicas para se pensar que os intermediários na síntese do amp não existiriam fora da célula viva e nenhum experimento provou o contrário. algo semelhante à ideia com que brincou de duv( uma mistura complexa na qual alguns elementos químicos são por aças transformados em outros. ou poderiam t existido. O "momento" para o qual Horowitz adiou a "questão de como esse ambiente surgiu" já chega hoje a mais de cinquenta anos. também não encontraremos o nome (' um elemento químico. O laureado Nobel. s. e destas para p. levando do alimento aos pn dutos necessários. T e w. Para ilustrar sua teoria. R e u. do Santa Fe Institute. podemos quase ouvir os acordes persistentes de "Mack the Knife". em termc sumamente matemáticos. A despeito das dificuldades evidentes. Kauffman discute essas ideias em um capítulo intitulado "i origem de um metabolismo conectado". N. Na verdade. As soluções que eles sugerem. c alguma maneira. O progresso de cinco décadas não provocou qualquer abalo na sabedoria consagrada. como se fosse tão óbvia quanto nosso nariz. muito ténue. Ao lado de cada seta. ele sugere que o amp surgiu através de "vias protometabólicas". uma ser conectada de transformações catalisadas.Horowitz. isso forma uma rede auto-sustentadora. Embora os livros repisem a ideia padrão. desbravando novo território. em seu livro Blueprintfor a Cell. complexidade do metabolismo de organismos vivos leva-o a duvidar qi um enfoque gradual funcione: Para funcionar um metabolismo tem que ser. Christian de Duve. ADP. a primeira enzi. a pequena Marygold. e evitado matar sua filha. Esse processo faz sentido fisiologicamente: uma vez que o adp é o resto de um atp gasto (como o estojo de um projétil depois de disparada a arma). roupas usadas. GTP GMP f' De modo geral em bioquímica. Uma serra que não pudesse ser desligada seria um grande perigo. a bolinha de energia celular. Embora o li ser usado para outras coisas. amor vale mais que dinheiro ete. | . tudo se transformava em peças belas e de valor inestimável ao seu toque.ATP. Afixação do adp ou gdp funciona como uma válvula. altas concentrações de adp na célula significam que a concentração de atp. Nuvens negras. poderia ter transmutado algumas pedras em pepitas de ouro. Q A Enzima l requer uma bolinha de energia atp para transformar a ribose-5-fosfato (as fundações) em Intermediário li. Afim de ilustrar esse ponto.Intermediár GMP. Quando lhe foi concedido o dom mágico de transformar em ouro tudo o que tocasse.da matemática. GDP. mais cedo ou mais tarde. reduzindo a atividade da enzima e tomando mais lenta a síntese do amp. já podiam ser avistadas quando Midas tocava belas flores e estas logo perdiam seu perfume. além de pontos de união para moléculas i . Finalmente. a loucura transformou-se em dor quando a filha. Vasos antigos. mas não a comida. porém. A enzima tem uma área em sua superfície que pode fixar adp ou gdp quando há excesso desses elementos químicos na célula. Se o rei tivesse desejado o toque de Midas e a capacidade de ligá-lo e desligá-lo quando quisesse. Ele teve certeza de que estava numa grande enrascada quando o alimento que tentou comer se transformou em ouro. as SETAS EM BRANCO SÓLIDO IN[ MODERAM A SÍNTESE. conforme a necessidade. Sistemas bioquímicos também são máquinas que usamos na vida diária (quer pensemos nelas ou não) e também têm de ser controladas. Avia do amp não é exceção. sobre a importância do controle. O ganancioso rei amava mais o ouro do que qualquer outra coisa. enzima que catalisa a reação crítica (Enzima li) tam Enzima li. EXCESSO DO BOM Todas as crianças. logo que é transforma III. pedras sem valor. ou pelo menos era isso que pensava. Intermediário l ADP. Poderia transformar os pratos em ouro. partida a uma molécula ao longo de uma dada via m( controlada.GTP [ Intermediário III Intermediário XII AMP 4 . abraçou-o e foi transformada em uma estátua de ouro. GDP -f [ Intermediário II AMP. Em vez de fabricar amp. o Intermediário i é usado como combustível para produzir mais atp. a molécula é inevitavelmente impelida para fre ou para o gnp. ouvem a história do rei Midas. A história do rei Midas contém algumas lições óbvias: não seja ganancioso. Não é suficiente ter uma máquina ou processo (mágicos ou não) que fazem alguma coisa: é preciso poder ligá-los e desligá-los. l 62 A CAIXA PRETA DE DARWIN FIGURA 7-2 CONTROLE DA VIA DO AMP. ele ficou felicíssimo. AS SETAS EM PRETO SÓLIDO INDIC. é baixa. menos evidente. por outras enzimas existentes na v. Mas há outra lição. vamos passar os três parágrafos seguintes examinando as maneiras como a síntese do amp é controlada (mostradas na Figura 7-2). A necessidade de controle é óbvia no caso das máquinas que usamos na vida diária. e um carro sem freios tampouco teria muita utilidade. A síntese é controlada também em vários outros locais. Infelizmente. a célula se atrasa em seu trabalho de síntese e precisa processar mais rapidamente o Intermediário li. Na síndrome Lesch-Nyhan. A síntese aumentada leva à produção de excesso de ácido úrico (produto da decomposição do amp e gmp). as enzimas sabem quando já têm quantidade suficiente de uma coisa boa. Se um ponto é ocupado. a Enzima xil usa o gtp como uma bolinha de energia porque. furgões e motocicletas químicos passam em alta velocidade sem notar a . A Enzima xir. Neste caso. metabolizadas normalmente. ônibus. por sua vez.) Por fim. Mais uma vez esse fato tem uma importância fisiológica: se houver tanto Intermediário n que ele se ligue a ambos os pontos da enzima. No passado distante. nem de menos. que catalisa o primeiro passo do imp para o amp. à parte isso. O passo final da síntese do gmp usa o atp como fonte de energia por razões semelhantes. o resultado é doença ou morte. O aparecimento de uma via nova não controlada. Embora alguns pesquisadores tenham observado que a via e: si constitui um sério desafio ao gradualismo. ela trabalha de forma ainda mais lenta. E. é a denominada smdrome de Lesch-Nyhan. a via se divide para fabricar amp ou gmp. como acontece no caso da gota. Ninguém tem sequer um palpite sobre a maneira como a via do amp r desenvolveu. Mas isso não é surpreendente ninguém quer escrever sobre morte na estrada. as consequências são mais graves. a catálise do primeiro passo do imp para o gmp é inibida por excesso de gmp. O falha DE CONTROLE Quando o controle do metabolismo falha. A união do Intermediário li com o segundo ponto faz com que a enzima trabalhe mais rápido. quando de seu surgimento. Os caminhões. e um segundo que fixará gmp. Elas incluem retardamento mental e compulsão para a automutilação o paciente morde os lábios e os dedos. e em proporção certa cc moléculas correlatas. o Intermediário n estimula a Enzima li que. adp e atp) são necessários para manter o suprimento equilibrado. que sai da solução e se cristaliza. porém. O problema com o gradualismo darwiniano é que i células não teriam razão para criar mecanismos controladores antes d aparecimento de um novo catalisador. longe de ser uma bênção. Isso se aplica a antigas e frágeis células que supo lamente se desenvolviam passo a passo. além do lugar onde a reação ocorre. contudo. uma célula observa uma grande estrada. As células seriam esmagadas entre o Cila da falta e i Caríbdis do controle. e que teriam poucas oportunidadi de cometer erros. (Ao contrário do rei Midas. como mencionado acima. Depósitos dispersos de cristais de ácido úrico podem perturbar funções corporais normais. gdp ou gtp. ninguém escreveu ainda sob o obstáculo criado pela necessidade de controlar imediatamente a vi metabólica da célula. a Enzima n contém outro ponto que fixa o Intermediário li. aumenta a síntese do amp e do gmp. se há muito gtp em volta. Analogamente. é em si retardada por volumes excessivos de amp. se ambos o são.tem em sua superfície dois outros pontos de união: EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 163 adp ou atp. falta ou está inativa uma enzima necessária para reciclar nucleotídeos usados de adn ou arn degradados. mais nucleotídeos "A" (amp. a enzima trabalha mais lentamente. No outro lado há uma via metabólica inteiramente nova. Um exemplo é o diabetes: a entrada de açúcar na célula é retardada mesmo que as moléculas de açúcar que conseguem entrar sejam. Há uma doença muito menos comum que o diabetes que tem origem em uma falha no controle da síntese do amp. Este fato faz com que o Intermediário n se acumule de forma indireta. O controle da biossíntese do amp é um bom exemplo dos complicadr mecanismos necessários para manter o suprimento de biomoléculas nível correto: nem demais. Depois de fabricado o imp. que é um reagente. pareceria ao organism uma doença genética. Com toda certeza. o controle das cópias e assim por diante. Há também alguns restos celulares na pista dois marcada com "Mecanismos de direção são necessários". Até sistemas que. também. "Instabilidade de intermediários". ela vê os restos da maioria das células mais antigas que escutaram o canto da sereia. o transporte de elétrons. analisamos alguns sistemas bioquímicos complexos e mostramos que ninguém explicou até hoje a origem dos mesmos. o esquema sugerido por Horowitz poderia ter sido a maneira como isso aconteceu. O outro lado está. O amp não é o único dilema metabólico para Darwin. a fotossíntese. A ideia originalmente proposta por Horowitz foi boa em sua época. e há outras dificuldades além do metabolismo. A maioria passa seu tempo no difícil trabalho de isolar proteínas. à medida que os anos passavam e a ciência progredia. à primeira vista. construção rigorosa Anona emenda à Constituição dos Estados Unidos estipula que "A enumeração de certos direitos na constituição não deve ser interpretada como negação ou depreciação de outros exercidos pelo povo". Nenhuma chegou até esse ponto. Se existe uma explicação darwiniana detalhada para a produção do amp ninguém sabe qual é. Os detalhes foram necessários para que o leitor pudesse EXAMINANDO O CONTEÚDO DA CAIXA 165 compreender exatamente quais são os problemas. Nos Estados Unidos. porém. há dezenas de milhares de cientistas interessados na base molecular da vida. hemes e demais elementos enfrenta os mesmos problemas. vitaminas. Um ou dois jazem na terceira pista. PARTE III O QUE NOS DIZ A CAIXA? PUBLIQUE OU PEREÇA Nos Capítulos 3 a 7. não constituam problemas para o darwinismo. Os obstáculos científicos discutidos nos cinco últimos capítulos servirão como exemplos evidentes dos abismos e montanhas que bloqueiam a explicação darwiniana da vida. Desviaremos agora a atenção da bioquímica per se e nos concentraremos em outros assuntos. acabam por se transformar em grandes dores de ou quando resultados experimentais cabeça em um exame mais atento começam a surgir . descendo a um bocado de detalhes para mostrar por que eles não podiam ser formados de uma forma gradualista. Há inúmeros outros exemplos de complexidade irredutível. Na primeira pista. se uma via metabólica complexa surgisse gradualmente. Essa é uma maneira conveniente de dizer que um documento curto não pode ter a esperança de cobrir todas as bases. Poderia ter funcionado. incluindo aspectos da replicação do adn. "Controle". Não há corpos de células na pista quatro. Químicos intransigentes começaram a afogar suas frustrações na matemática. poderia ter sido verdade. a síntese de telômeros. o que não implica que eles. analisar estruturas e esmiuçar os detalhes de como essas . parecem sensíveis a um enfoque gradualista.pequena criatura. Nos Capítulos 3 a 6 discuti vários sistemas bioquímicos irredutivelmente complexos. A biossíntese de aminoácidos maiores. Mas como passei muito tempo comentando esses sistemas. não tive tempo de abordar outros. muito distante. os requisitos para tal sistema desmoronaram. Mas. tentei demonstrar que não são apenas os sistemas irredutivelmente complexos que constituem problemas para o darwinismo. realmente. sem indícios de que possam ser solucionadas sob o ponto de vista darwiniano. Mas os outros problemas não nos interessam aqui. de modo que nada é insinuado sobre coisas que não foram discutidas. Este capítulo foi um pouco diferente. Eu gostaria de deixar claro um repúdio semelhante sobre este livro. Encorajo o leitor a pegar emprestado um livro de bioquímica na biblioteca e verificar quantos problemas a mais pode identificar para o gradualismo. lipídios. marcada com "Intermediários não encontrados na sopa". No começo A questão da origem da vida é de importância e interesse extraordinários. são inertes. Um olhar retrospectivo ao longe da última década mostra que os trabalhos publicados na jme podem sã divididos facilmente em três categorias distintas: síntese química de moléculas julgadas necessárias para a origem da vida. o vapor d'água e o hidrogénio. terá que responder à seguinte pergunta: Mesmc que a vida evolua por meio da ação da seleção natural sobre a variação. surgiu a vida? Trabalhos sobre a síntese química de moléculas consideradas necessárias para a origem da vida constituem cercí de 10% de todo o material publicado na jme. um alcatrão oleoso. dos que estão sendc estudados. em geral. em última análise. para conseguir fazer com que os gases produzissem elementos químicos potencialmente interessantes.1 O metano. vapor d'água e hidrogénio. O editor da revista é Emile Zuckerkandi que (juntamente com Linus Pauling) foi o primeiro a sugerir que diferenças nas sequências de aminoácidos de proteínas semelhantes. Jovem estudante de pós-gradução depois da Segunda Guerra Mundial. Se sistemas bioquímicos complexos permanecem sem explicação. Ainda assim. Miller ferveu a água e descarregou faíscas na mistura de gases por cerca de uma semana. Miller sabia que. Ao fim da Miller analisou a mistura de elementos químicos dissolvidos na escobriu que ela continha vários tipos de aminoácidos. alguns se interessam pela evolução e publicam grande volume de trabalhos na literatura científica.coisas liliputianas funcionam. para começar. o leitor tomará conhecimento do que foi e do que não foi estudado. originárias de diferentes espécies. Miller queria descobrir quais elementos químicos poderiam ter estado presentes há bilhões de anos na Terra primitiva e sem vida. Ele sabia que o hidrogénio é o elemento predominante no Universo. Cada edição mensal da jme contém cerca de dez trabalhos científicos sobre diversos aspectos da evolução molecular. como. poderiam ser usadas para determinar o tempo em que as espécies compartilharam pela última vez um ancestral comum. trabalhando no laboratório de Harold Urey. Entre as mais de cinquenta pessoas que constituem o corpo de consultores editoriais e diretoria. laureado Nobel. na Universidade de Chicago. aJournal of Molecular Evolution. e o depósito d'água tornou-se cada vez mais avermelhado. Em vista disso. Fundada em 1971. amónia e água. e dos que ainda são ignorados. comparações entre sequências de adn e proteínas e modelos matemáticos abstratos. e juntou eletrodos para simular os relâmpagos. à medida em que se acumulava material nele. a amónia. apareceu nos lados do frasco. Un levantamento de mil trabalhos em uma dada área pode nos dar uma idéi. Miller resolveu descobrir quais elementos químicos poderiam ser produzidos por uma atmosfera simulada que contivesse metano. além de um pouco de água. nitrogénio e oxigénio elementos comuns na Terra formam-se metano. insolúvel. Dez trabalhos por mês significam mais de uma centena por ano. Com o aumento da quantidade de trabalhos de pesquisa nessa área. amónia. A biologia. teria que bombear alguma energia no sistema para sacudir um pouco as coisas. há uma dezena de membros da Academia Nacional de Ciências. Quando o hidrogénio reage com carbono. Os relâmpagos seriam a fonte de energia que teria estado disponível na Terra primitiva Assim. Quando a base molecular da vida foi descoberta. o pensamento evolucionista começou a ser aplicado às moléculas. e cerca de mil por década. Miller construiu no laboratório um aparelho que continha os gases que considerou estarem presentes na Terra primordial. que tipo de trabalho bioquímico tem sido publicado sob o título "evolução"? Neste capítulo. A história de Staniey Miller é uma das mais conhecidas da ciência moderna. muito boa dos problemas que foram solucionados. O resultado . aJME é dedicada exclusivamente a pesquisas que procuram explicar como surgiu a vida no nível molecular. E dirigida por figuras importantes no campo de estudo. Durante esse tempo. foi criada uma revista especializada. Talvez os sucessos mais notáveis tenham sido os trtidos pelo laboratório de Juan Oro. Uma vez que os aminoácidos constituem os blocos de is proteínas. que os materiais necessários tíonstruir as máquinas da vida haviam sido abundantes na Terra Uva. bem como '? o açúcar-ribose que forma parte do arn foram produzidos por experimentos de estimulação química. de fato. um ilustre 172 A CAIXA PRETA DE DARWIN profissional nesse campo. em vez de à sua solução.l o mundo. Em sua avaliação do problema. pesálos na proporção correta. tal como a que foi escrita por Klaus Dose. . Eles demonstraram que o elemento jímico simples cianeto de hidrogénio podia reagir consigo mesmo para 8 ar alguns produtos. Fabricar as moléculas da vida através de processos químicos fora da célula é. À luz desses sucessos muito badalados. Métodos analíticos mais sofisticados detectaram elementos faücos que estavam presentes em quantidades muito pequenas. incluindo a adenina. disfarçam uma pletora de problemas que só podem ser compreendidos quando levamos a discussão para além da simples produção química de alguns dos componentes básicos da vida. na realidade. O resultado revelou o adn e o como alvos da pesquisa química da origem da vida. aos poucos. que é um componente de um blocos de armar dos ácidos nucleicos.nte auto-replicante nasceria. Mais de trinta anos de experimentação sobre a origem da vida nos campos da evolução química e molecular levaram a uma percepção mais clara da enormidade do problema de seu aparecimento na Terra. dissolvê-los em um solvente apropriado. à primeira vista. ou-se a fonte de energia de centelha elétrica para radiação ultravioleta _ m de simular a luz solar). Esforços tínuos de grande número de pesquisadores acabaram produzindo resul-s: quase todos os vinte tipos de aminoácidos que ocorrem naturalmente Vasa identificados nos experimentos sobre a origem da vida. ao passo que organismos vivos contêm vinte diferentes 8. separando os elementos químicos que não quer e que são produzidos por reaçôes colaterais. Qualquer químico competente pode comprar alguns elementos químicos em uma fornecedora comercial. Outros sucessos também foram relatados nos primeiros anos de pesquisa »bre a origem da vida. ou pulsos muito fortes de pressão (para simular piosões). que algumas das proteínas poderiam catalisar importantes ss químicas. Ele detectara uns poucos tipos diferentes de aminoácidos experimento. que as proteínas seriam aprisionadas no interior de nas membranas semelhantes a células. Atualmente.2 O que leva um profissional desse campo a uma opinião tão pessimista. A mistura de gases na atmosfera simulada foi alterada. muito fácil. Como no caso do Frankenstein da obra }ão de Mary Shelley. parecia. Ao longo dos anos ros componentes dos ácidos nucleicos as outras "bases". Vejamos alguns desses problemas. a primeira célula . O químico pode não . Dose não mede palavras. todas as discussões sobre os principais experimentos e teorias nesse campo terminam em um impasse ou numa confissão de ignorância. sobretudo após os dias embriagantes que se seguiram aos experimentos pioneiros de Miller? Descobriu-se que os sucessos. Cientistas emocionados não tiveram dificuldade em imaginar que isos naturais poderiam induzir aminoácidos a se reunirem para formar nas. parecia que a circulação de eletricidade através ateria inanimada poderia. embora reais. aquecê-los em um frasco durante um período predeterminado de tempo e purificar o produto químico desejado. Outros pesquisadores introduziram variações nas condições experiitais de Miller. é compreensível que alguém que não pertença a essa área de estudo sinta-se chocado quando encontra por acaso uma análise pessimista da pesquisa sobre a origem da vida na literatura especializada. que ácidos nucleicos seriam zidos por processos semelhantes e que.litros cientistas se apressaram em dar continuidade ao trabalho fecundo itaniey Miller. gerar vida. nenhum aminoácido poderia ter sido produzido. A maioria dos leitores percebe rapidamente o problema. não o censuraríamos se ele levasse plantas inteiras incluindo trigo. Antes. na realidade. ele mexeu nos aparelhos na esperança de produzi-los. Nessa altura. ligar muitos aminoácidos para formar uma proteína dotada de atividade biológica útil constitui um problema químico muito mais difícil do que fabricar aminoácidos. Qualquer estudante de graduação pode ler o manual de instruções e produzir em um ou dois dias uma longa peça de adn talvez o gene que codifica uma proteína conhecida. Os resultados nada teriam a ver com sua ideia original de que processos naturais poderiam produzir um bolo. Mas como ele logo explicou. Mas ficaríamos um pouco desconfiados se ele trouxesse açúcar refinado. ele medisse cuidadosamente os componentes. a presença de água cria enorme dificuldade ao aminoácido para formar a proteína. nem muitos dos outros aparelhos que o químico moderno usa diariamente em seu laboratório e que são necessários para se obter bons resultados. chocolate e farinha de trigo do supermercado dizendo que não tinha tempo para esperar que a água quente extraísse os componentes das plantas. malcheiroso. se as condições na Terra primitiva se parecessem de fato com as malsucedidas tentativas de Miller. O experimento que Staniey Miller relatou em 1952 impressionou o mundo. por exemplo. Em Seu esforço para provar a ideia. colocasse a massa em uma forma e a assasse no forno. e tendo em vista que os aminoácidos nela se dissolvem facilmente. O truque do pesquisador consiste em escolher um ponto de partida viável e. misturasse tudo em uma tigela. isso envolve a remoção de uma molécula de água em cada aminoácido ligado à cadeia em crescimento da proteína. os aminoácidos poderiam se interligar. quimicamente. Claro. Infelizmente. ele havia instalado seus aparelhos de uma maneira ligeiramente diferente e descoberto que um pouco de óleo era formado. os pesquisadores da origem da vida foram obrigados a propor cenários incomuns para contornar esse problema. em seguida. modificasse o experimento. eles seriam aquecidos acima do ponto de ebulição da água. então. e não proteínas detectáveis. Palpites razoáveis sobre que substâncias existiam na Terra primordial como os dados por Staniey Miller constituem um ponto de partida necessário. Ficaríamos encafífados se ele. Não havia químicos há quatro bilhões de anos. Como analogia. substituindo a fonte termal por um fogão elétrico. Uma vez que a água é tão abundante na Terra. o processo para se conseguir isso foi automatizado e máquinas que misturam e fazem com que elementos químicos reajam para gerar proteínas e ácidos nucleicos são vendidas por várias empresas. mas nenhum aminoácido. em seguida. continua a história. na esperança de que a água aquecida extraísse os materiais certos e os preparasse. Uma vez que pensava que os aminoácidos seriam os elementos químicos mais interessantes a encontrar. Na verdade. sugeriu que talvez alguns aminoácidos tivessem sido jogados do oceano primordial sobre uma superfície muito quente. esse experimento não fora o primeiro que ele havia tentado. porém . outros pesquisadore haviam mostrado antes que aquecer aminoácidos produz um alcatra marrom escuro. retortas. E iríamos embora se. a participação de algum tipo de inteligência é inevitável. Tampouco havia fornecedores de produtos químicos. Além do mais. tal como a borda de um vulcão em atividade. desaparecida a água. Fox. Um cenário convincente da origem da vida requer que a direção inteligente das reaçôes químicas seja minimizada tanto quanto possível. Ainda assim. para "acelerar as coisas". cacau e cana-de-açúcar e as colocasse perto de uma fonte termal. abster-se de intervir. vamos supor que um famoso chefe de cozinha dissesse que processos naturais aleatórios poderiam produzir um bolo de chocolate. De modo oposto.somente fabricar aminoácidos e nucleotídeos os blocos de armar mas também usá-los e construir os próprios edifícios: proteínas e ácidos nucleicos. Um cientista chamado Sidney Fox. A grande dificuldade em encadear aminoácidos é que. em seguida. potencialmente. a coqueluche do mundo do arn na década de 1990 lembra o fenómeno Staniey Miller na década de 1960: esperança lutando bravamente contra dados experimentais. O grande problema é que cada "bloco de armar" de nucleotídeo é formado em si por vários componentes. de biólogos moleculares. Tal como aconteceu com nosso confeiteir imaginário. o otimismo que o cerca ignora a química conhecida. composta em geral. A primeira. secas (supostamente representando locais raros como bor das de vulcão).. A comunidade científica.. catalisar sua própria replicação. pesados de antemão lança uma escura nuvem sobre a importância desses expe rimentos. a criacionistas como Duane Gish. um forte odor de envolvimento do pesquisador paira sobre os proteinóides. mesmo ness caso. Embora um químico possa produzir com facilidade nucleotídeos em laboratório. variando do químico Staniey Miller.demonstrou que se uma porção muito grande de um de três aminoácido diferentes for adicionada a uma mistura de aminoácidos purificados aquecida em um forno de laboratório.. no entanto.3 Outros pesquisadores propuseram maneiras diferentes através das quais aminoácidos poderiam se ligar para formar proteínas. O MUNDO DO ARN Na década de 1980. produtos indesejáveis e uma massa amorfa no fundo do tubo de ensaio. Geraíd Joyce e Leslie Orgel dois cientistas que vêm trabalhando longa e esforçadamente no problema da origem da vida chamam o arn de "o pesadelo pré-biótico do químico". e nenhuma atraiu muito apoio da comunidade científica. com volumes exatos de aminoácidos já purificados. De muitas maneiras. Talvez não haja nenhum outro ponto da teoria da origem da vida em que possamos encontrar tal harmonia entre evolucionistas e criacionistas. Desde a divulgação do trabalho de Cech. estruturas o nome de "proteinóides". como na condenação da suposta importância dos experimentos de Sidney Fox. Todas elas padecem dos mesmos problemas que perseguem os proteinóides. reações químicas não dirigidas geram.. e passaram a demonstrar que elas exibiam algumas propriedades interessantes. ele sugeriu que o ARN e não a proteína é que colocou a Terra na estrada da vida. esmagadoramente. purificando-os e. Esse modelo recebeu o nome de "o mundo do arn". entusiastas vêm visualizando um tempo em que o mundo estava ensopado de arn em seu caminho para a vida. Imaginar um cenário realista pelo qual processos naturais poderiam ter fabricado proteínas em uma Terra pré-biótica embora extraordinariamente difícil é uma mão na roda em comparação com imaginar a formação de ácidos nucleicos como o próprio arn. uma vez que proteinóides não são proteínas de fato. Fox e seus colaboradores deram a gsssl. grande problema de formar proteínas autênticas permanece insolúvel. onde analisou as dificuldades das teorias de origem da vida. incluindo modesta capacidad catalítica. ao contrário das proteínas. Robert Shapiro nota que o trabalho sobre proteinóides gerou uma surpreen dente unanimidade de opinião: (A teoria dos proteinóides) atraiu a ira de muitos críticos veementes. recombinando-os. em seguida. Mas. E são de uma franqueza brutal: Cientistas interessados na origem da vida aparentemente se dividem em duas classes nítidas. um cientista chamado Thomas Cech demonstrou que alguns tipos de arn exibem modesta capacidade catalítica. eles não produzem proteínas a estrutura que formam é química mente diferente. sintetizando os componentes em separado. acredita que o arn deve ter sido a primeira molécula replicante e que os químicos exageram as dificuldades da síntese do nucleotídeo. que lembrava proteínas autênticas. Em vista disso. Em seu livro. Pior ainda. eles se juntam. Infelizmente. pode funcionar como um gabarito e assim. A segunda é muito mais pessimista: acredita que o aparecimento de . e os processos que os formam são quimicamente incompatíveis. permaneceu profundamente célica a respeito desses experimentos. A circunstância especial necessária para produzi-los con dições quentes. mas nem sempre.4 Uma vez que o arn. ) O tempo dirá quem está certo. que começam seus experimentos com arn longo. colocam mil novas marmotas em um helicóptero e as levam para o começo da pista dois Quando uma delas sobrevive à travessia da pista dois para a pista três levam mais mil para a borda da pista três. estrada é intolerável. enquanto uma delas cruza a distância até a pista 701 Embora seja um esforço corajoso. graças a seus esforços temos agora uma ideia clara das imensas dificuldades que a origem da vida enfrentaria através de processos químicos naturais. tampouco existe barreira absoluta à produção d proteínas. tiram do helicóptero as marmotas da pista 700 e observam. Em seguida. o morticínio n. Em um artigo intitulado "Outro paradoxo galinha-ovo". Da mesma maneira que não h uma barreira absoluta à marmota que cruza uma estrada de mil pista durante a hora do rush. na verdade. purificado sintetizado por eles mesmos.novo de oligonucleotídeos na Terra primitiva teria sido quase um milagre.. sem alguma forma de auto-replicação. revelou um mundo molecular que resiste bravamente à explicação pela mesma teoria por tanto tempo aplicada no nível do a organismo completo. A bioquímica. biólogos evolucionistas não fazem nenhuma tentativa de submeter à prova cenários evolucionistas no nível molecular. Como resultado. mesmo que elas cheguem ao outro lado a vitória não terá valor algum.6 Em outras palavras. . A razão dessa situação peculiar é que enquanto químicos tentam submeter a teste cenários da origem da vida através de experimento ou cálculo. que surgiu de novo de uma sopa de polinucleotídeos aleatórios. Darwin nunca imaginou a complexidade estranhamente profunda que existe até nos níveis mais básicos da vida. uma segunda coincidência milagrosa seria necessária pá se conseguir o arn certo. mas ela tem que forçar a credulidade até mesmo sobre o potencial catalítico do arn. mas. como deve faze a ciência. Joyce e Orgel nada vêem senão obstáculos à frente. Privadamente. através de experimento ou cálculo. não há maneira de conduzir un busca evolucionista da primeira e primitiva ribosima auto-replicante. Nenhum dos dois pontos de partida de Darwin origem da vida e a origem da visão foi explicado por sua teoria..5 Mesmo que a coincidência quase milagrosa ocorresse e o arn fosse produzido. antes de ter sido feita a maioria dos experimentos: a imaginação corre solta. em certo sentido. concentrou-se em um testa-de-ferro: no mito de uma molécula auto-replicante de arn. parece improvável que uma ribosima auto-replicante pudesse surgir. contudo. Não só essa ideia é irrealista à luz de nosso atual conhecimento da química pré-biótica.7 Por outro lado. imagináveis. Cientistas que trabalham sobre a origem da vida merecem muito apreço eles atacaram o problema usando experimentos e cálculos. Já que a imensa maioria dos arns não possui propriedad catalíticas úteis. sua evolução subsequente é fácil de imaginar. a biologia evolucionista está restrita à mesma disposição de espírito que dominou os estudos da origem da vida no início da década de 1950. quimicamente intacto. escrevem o seguinte: Essa discussão. a despeito das grandes dificuldades descritas de forma breve neste livro. muitos cientistas admitem que a ciência não tem explica cão para o início da vida. Soltam mil marmotas à beira da estrada e notam que ums delas conseguiu cruzar a primeira pista. (Os autores concordam com esta última opinião. A química da origem da vida sofre bastante com o problema da mort na estrada.. A solução proposta por alguns químicos pré-bióticos é simples. o milagre que produziu arn quimicamente intacto na seria suficiente. Proponentes do mundo do arn. ácidos nucleicos ou qualquer outro elemento bioquímic atavés de processos naturais. Sem evolução. Não obstante. E embora os experimentos não tenham dado os resultados que muitos esperavam. muitos deles pensam que dada origem. discutido no último capítulo.. elas puderam ser comparadas com a hemoglobina humana e entre si. De longe. respondendo por mais de 80% dos originais. na década de 1950. A hemoglobina de macacos apresenta 5 diferenças em relação às de seres humanos. Emile Zuckerkandi e Linus Pauling propuseran então a teoria do relógio molecular. e não o metano? Poderiam outros nucleotídeos. têm a mesma sequência de aminoácidos. proteínas que acumulam mutações ao longo do tempo. também poderiam ser produzidos? O que teria acontecido se o dióxido de carbono predominasse na atmosfera antiga. desde quando se pensava que as várias espécies compartilharam pela última vez de um ancestral comum. as de rãs. Essas perguntas são interessantes para os cientistas. de aminoácido com aminoácido de duas proteínas diferentes. poderíamos correlacionar o volume da similaridade da sequência com o tempo estimado. que diz que a correlação é causada pó. notando-se as posições em que são idênticos ou semelhantes e os locais onde não são. ele permanece como uma possibilidade viável. o transporte celular ou o combate à doença. A resposta foi enigmática: as hemoglobinas de cavalos e homens eram muito parecidas. Uma comparação de sequências é um cotejo. Quando. "Bases alternativas no mundo do arn: a síntese pré-biótica da urazola e seus ribosídios"10. galinha. 46. como hemoglobina humana e hemoglobina de cavalos. A segunda categoria de trabalhos geralmente encontrados na Journal of Molecular Evolution. CO e co2"8. mas não idênticas. Na maior parte. No todo porém. Na verdade. A pergunta imediatamente feita foi se proteínas análogas em espécies diferentes. as de galinham mostram 26 diferenças e. Seus aminoácidos eram os mesmos em 129 das 136 posições em uma das cadeias de proteínas da hemoglobina. demonstrou-se que proteínas análogas de espécies que já se julgava serem estreitamente aparentadas (como homem e chimpanzé: ou pato e galinha) tinham sequências muito parecidas e que proteínas de espécies que se julgava de parentesco distante (tais como jaritataca e c tinhorão fedegoso) não eram tão semelhantes assim. ou uma comparação de nucleotídeo com nucleotídeo de duas diferentes peças de adn. que não os modernos. compõe-se de modelos matemáticos da evolução ou de novos métodos matemáticos para comparar e interpretar dados de sequências. a matemática supõe que a evolução no mundo real é um processo aleatório. Embora útil para compreendermos como processos graduais se comportam ao longo do tempo. tais como as seguintes: Outros aminoácidos. o Journalof Molecular Evolution publicou pesquisas sobre a origem da vida referentes a numerosas questões. mas sequer começam a responder o desafio à evolução lançado pela coagulação do sangue.Ao longo de todos esses anos. Inclui trabalhos com títulos tais como "Uma derivação de todas as invariantes lineares para um modelo de transversão não-equilibrado"12 e "Simulação Monte Cario em filogenias: uma aplicação a fim de testar a constância de taxas evolutivas"13. gradual. Mas não demonstra (nem pode demonstrar) isso. ter dado origem à vida? Essas perguntas foram feitas em trabalhos publicados na jme. e numerosa. e i correlação era muito boa. respondendo por cerca de 5% do total. mas diferentes nas restantes. . Numerosos pesquisadores concluíram que sequências semelhantes davam apoio substancial à tese da descendência de um ancestral comum. "Radiólise de soluções aquosas de cianeto de hidrogénio (pH6): compostos de interesse em estudos de evolução química"9. rã e outras tomaram-se disponíveis. O relógio molécula tem sido vigorosamente debatido desde que foi proposto. e "Ciclização de análogos de nucleotídeos como obstáculos à polimerização"". surgiram métodos para determinar as sequências de proteínas. no case de algumas proteínas. a maior categoria de trabalhos publicados na jme. não encontrados por Miller. com títulos como "Sínteses pré-bióticas em atmosferas contendo CH4. é a de comparação de sequências. Quando as sequências das hemoglobinas de macaco. questões que cercam o mesmo ainda são objeto de divergências. Essas semelhanças eram altamente sugestivas. tomou-se possível comparar a sequência de uma com a de outra. poderíamos estudar não se a sequência de uma proteína. outros. Os três tipos gerais de trabalhos publicados na jme a origem da vida. seu comprimen to e base de composição. apenas um ou dois. mas também o gene da mesma. "Evolução dos genes da a-e (3-tubulina da forma inferida pelas sequências de nucleotídeos de clones do cadn de ouriços-do-mar"15. os manuais de instrução de dois modelos diferentes de computadores. intricadas. não pode demonstrar a questão como um sistema bioquímico complexo adquiriu sua função que mais nos interessa neste livro. para não dizer solucionado constitui uma indicação muito forte de que o darwinismo é um marco d referência inadequado para compreendermos a origem de sistemas bioqu micos complexos. Embora útil para determinar possíveis linhas de descendência. Nesse momento portanto. . Vinte e sete ferrodoxinas bacterianas"14. Esses trabalhos valiosos e interessantes refutarão por acaso a mensagem contida neste livro? Em absoluto. como a mutação e a seleção natural poderiam construir as estruturas complexas. surgiram métodos rápidos e fáceis d( identificar a sequência do adn. seus posicionamentos relativos nos genes. Muitos desses trabalhos foram publicados durante todos esses anos noJournal of Molecular Evolution. Elas foram observadas (pelo menos nos casos de microevolução) em muitas ocasiões diferentes. científica. mas comparar as sequências de letras nos manuais nunca nos dirá se um computador pode ser produzido passo a passo a partir de uma máquina de escrever. comparar sequências.18 Fazendo uma analogia. a mutação aleatória e a seleção natural não ocorram. e dezenas de outros fatores. Embora muitos cientistas perguntem como sequências podem mudar ou como os elementos químicos necessários à vida poderiam ser produzidos na ausência de células. Dizer que a evolução darwiniana não pode explicar tudo na natureza não equivale a dizer que a evolução. Outros aspectos d( aparelho genético poderiam também ser comparados: a posição dos genes em relação a outros. podem conter muitas palavras. fabricados pela mesma empresa. Alguns gene. Na verdade.Em fins da década de 1970. um bioquímico poderia publicar comparações de sequências di íntrons nos genes de espécies diferentes. bem como estudos sobre o númen total dos íntrons. bem como ( adn que envolve o gene e que contém regiões de controle e outros aspectos Demonstrou-se que genes de organismos superiores continham inter rupções (chamadas íntrons) na sequência de codificação. o que é uma questão interessante em si. e assim por diante. o número de nucleotídeos quimicamente modificados. acredito que a prova confirma convincentemente a ascendência comum. Mas a pergunta fundamental permanece sem resposta: O que teria levado sistemas complexos a se formar? Ninguém jamais explicou de forma detalhada. e "Orientação cauda-a-cauda dos genes de a-e-P-globina do salmão do Atlântico"17. difíceis e eruditos. incluindo "Análise de homologias de sequência de proteínas: iv. a sequência em que cada tipo de nucleotídeo era encontrada próxima a outra. ninguém jamais fez nas páginas da jme perguntas como as seguintes: Como se 180 A CAIXA PRETA DE DARWIN desenvolveu o centro de reação fotossintético? Como começou o transport intramolecular? De que modo começou a biossíntese do colesterol? Com foi que a retinal passou a fazer parte da visão? De que maneira se desenvo veram as vias de sinalização da fosfoproteína? O simples fato de qu nenhum desses problemas jamais foi tratado. gradualmente. tinham dezenas de íntrons. discutidas neste livro. frases e mesmo parágrafos idênticos. "Filogenia de protozoários deduzida de 55 sequências de rARN"16. os modelos matemáticos da evolução e as análises de sequências incluíram muitos estudos complicados. passo a passo. sugerindo uma ancestralidade comum (talvez o mesmo autor tenha escrito ambos os manuais). Dessa maneira. Tal como os analistas de sequência. nenhum dos trabalhos publicados na jme durante todo o curso de sua vida editorial propôs um modelo detalhado através do qual um sistema bioquímico complexo poderia ter sido produzido à maneira darwiniana. Suponhamos qu ele começasse apenas com uma base de madeira? Não. Entre 1984 e 1994.3 milímetros de diâmetro Esses trabalhos. Talvez. o jovem e inteligente cientista mudaria seu foco ( interesse para tópicos mais tratáveis. Embora z jme só lique artigos relativos à evolução molecular. uma mola de relóg para a mola da ratoeira. às vezes. um precursor que fosse mais simples. "Um protocílio poderia gerai força suficiente para girar uma célula em dez graus". Afim de tirar a limpo se a jme é o lugar ado onde procurar. a pnas publicou cerca de vinte mil trabalhos. não existem. transformando-se em ratoeira.19 Isso equivale a cerca de um rço dos trabalhos que a Journal of Molecular Evolution publicou no esmo período. suas funções anteriores as tomariam impróprias pá pegar ratos e ele ainda teria que explicar como elas se desenvolveram pass a passo. como fez Russell Doolittie quando imam a evolução da coagulação do sangue. acidentalmeni se reunissem? Não. estão ausentes da literatura profissional. porém. Talvez trás revistas. Nada remotamente parecido com ele foi publicado. por isso imo. isso não pegar ratos. precisaríamos encontra trabalhos com títulos como "Doze passos intermediários que levam a centro de reação fotossintética bacteriana".e fato parece ser semelhante à da incapacidade de explicar a origem da i: uma complexidade intransponível sufoca todas essas tentativas. Talvez possamos compreender por que modelos detalhados estão au sentes das páginas daJME. de modo que não é possível ontrar nenhum estudo que faça perguntas detalhadas sobre evolução lecular.Voltando às questões levantadas neste livro. perguntando com o que se pareceria uma pesquis científica autêntica da evolução da ratoeira feita por um jovem e entusiá tico cientista. misturados com pesquisas sobre outros tópicos. A razão '. a flioria dos quais no campo das ciências da vida. de pensar em um precursor ( ratoeira moderna. e "Um coágulo primitivo feito de fibras aleatoriamente alinhadas bloquearia a circulação em veias de menos de 0. ainda em nossa mão. O número de trabalhos publicados a cada ano sobre esse . Quando a data de apresentação c estudo se aproximasse. Ele teria. foram até agora incoerente conforme vimos nos capítulos anteriores. Nenhuma revista científica publicaria trabalhos evidentemente incoerentes. baseandoj apenas em um levantamento do material publicado pela jme. cerca de quatrocentos trabalhos veram como tema a evolução molecular. seja um erro tirar um número excessivo de conclusões. nesses dez anos. e assim por diante e em seguida. se fosse curta demais a barra não alcançaria trava e a ratoeira dispararia inutilmente. E se começa se com uma ratoeira menor? Não. outras também os publii. em primeiro lugar. Na verdade. ser construíi ignorando-se detalhes críticos. mas mesmo essas tentativas aficiais são raras. publiquem pesquisas sobre as origens sistemas bioquímicos complexos. Anualmente a revista iblica um índice que lista por categorias os trabalhos veiculados no ano. que tivesse uma barra ( retenção mais curta? Não. tais como vias abólicas específicas. As histórias de Calvin e Haroldo podem. não-especializadas. isso não explicaria a complexidad Vamos supor que as partes se desenvolvessem de forma isolada para outr funções tal como um palito de picolé para a base. que cobre uma larga faixa de tópicos bioquímicos: a roceedings oftheNationalAcademy ofSciences. dezenas de revistas dedicadas à pesquisa bioquímica. As tentativas de explicar a evolução de sistemas altamente específico de complexidade irredutível sejam eles ratoeiras. explicações evolucionistas até mesmo istemas que não parecem ser irredutivelmente complexos. "Os intermediários n biossíntese da adenosina copiam eficazmente a própria adenosina na fünçã arn". cílios ou a coagulaça do sangue através de uma rota gradualista. i índice mostra que. E se começasse com uma ratoeira moderna. vamos dar uma rápida olhada em uma revista de uito prestígio. que propõem novas teorias. que deixa de fora todos os aspectos específicos de organismos.j niana. de Motoo Kimura. Cerca de 10% dos trabalhos sobre evolução moleilar são estudos matemáticos novos métodos para melhorar as compaições de sequências ou modelos altamente abstratos. em seguida. Não apareceu na pnas alhum trabalho que propusesse rotas detalhadas através das quais esuturas bioquímicas complexas pudessem ter se desenvolvido. Mas ele não trata de sistemas bioquímicos específicos. do metabolismo. enquanto que o de Kauffman. a matemática é um instrumento extraordinariamente poderoso. (Cabe acrescentar que. Esse fato não é surpreendente nesta época. Um bcatí exemplo na literatura científica moderna é um livro intitulado TheNeutrak Theory of Molecular Evolution. explicar vários passos detalhados. tem o título Evolution at the Molecular Levei12 Embora o título pareça promissor. Mas é útil à ciência apenas quando os pressupostos com que se inicia a análise são verdadeiros. mas nada de respostas. encontramos alguns títulos suculentos. cada um tratando de uma área O QUE NOS DIZ A CAIXA? l 83 particular. Contextualizar uma nova ideia. as mutações são neutras. Levantalentos em outras revistas de bioquímica mostram o mesmo resultado: sqüências em cima de sequências. em uma busca computadorizada por livros sobre a evolução bioquímica. talvez seja bom procurar em livrod| Darwin propôs em um livro sua revolucionária teoria. A natureza é lixiviada. estamos em uma era de crescimento. alguma matemática.21 Nenhum dos dois livros explica as estruturas bioquímicas: o trabalho' de Kimura trata simplesmente de sequências. A vantagem do livro é que dá ao autor espaço de sobra pan(| desenvolver suas ideias. o conteúdo do livro lembra muito o conteúdo de revistas: um bocado de sequências. O Cold Spring Harbor Laboratórios. e o mesmo fe«| Newton.20 No livro. responder a muitas e es«| peradas objeções tudo isso pode ocupar um espaço bem grande. é uma análise matemática. como o de Kauffman.ipico na pnas aumentou muito. quem sabe. publicado no mesmo ano. mas sem maior profundidade do que a encontrada em um trabalho publicado em revista. sob a forma de coletânea de artigos de diferentes autores. A ausência de trabalhos sobre a evolução dessas estruturas nas revistas praticamente liquida qualquer probabilidade de haver um livro publicado sobre o assunto. uma análise matemática. da lesma maneira que a maioria dos trabalhos na jme ignorava a questão mdamental do como. por exemplo.) Outro livro. A grande maioria nais ou menos 85%). ele teve espaço para explicar a ideia de que a maior parte das mudanças emi sequências que ocorrem no adn e em proteínas não afeta a maneira como elas fazem seu trabalho. Um livro publicado em 1991 de autoria de John Gillespie. Um tipo diferente de livro é o que contém os resultados de uma conferência científica. reduzindo-os à categoria de símbolos matemáticos e. de Long Island. não é um texto que proponha uma nova ideia. É. mas que podem surgir espontaneamente através de auto-organiza. até livros como os de Kimura e Kauffman. sem exceção. de Stuart Kauffman. mas nada de explicações. as origens da vida. manipulando-os. de 15 em 1984 para cerca de cem em 1994. E um dos muitos livros académicos.! corporais estão todas. . tem o atraente título The Causes of Molecular Evolution. além do alcance da explicação darwi. Infelizmente. em geral são precedidos por trabalhos sobre o tópico publicados anteriormente em revistas científicas. patrocinou nos últimos anos algumas conferências sobre vários tópicos.i cão. se não há respostas nas revistas. Temos um segundo exemplo em The Origins ofOrder. porém. Mas. Mas. Mas. diz respeito a análise de sequências. trazer exemplo apropriados. é claro. dos programas genéticos e dos planos. nas bibliotecas do mundo haja um livro que nos diga como estruturas bioquímicas específicas surgiram. uma busca computadorizada em catálogos de bibliotecas revela que tal livro não existe. videntemente. que argumenta que. Inevitavelmente. Lehninger fornece um índice muito detalhado. a fim de ajudar os esti dantes a localizar informações prontamente. Encontramos primeira menção a ela em uma discussão das sequências das proteínas. como parte de formação bioquímica. c com 42. é claro. Embora um estudan imaturo possa aceitar a palavra de Lehninger. que existem em quase todas as células. tendo sido atualizado ao longo dos anos. com pouca ou nenhuma tentativa de vinculação com o tema do livro. a bactéria E. Uma vez que acabamos de ver que a literatura bioquímica não contém trabalhos ou livros que expliquem. por exemplo. Temos. estava passando a seus estudantes que a evolução é importante pá visão de mundo dos bioquímicos compreender bioquímica. Um dos mais populares textos de bioquímica das últimas décadas foi escrito em 1970 por Albert Lehninger. e sob "proteínas". o primeiro de uma série de 12 dedicados às estruturas e propriedades de grandes classes de biomoléculas. A pesquisa pode ser ampliada. como poderiam ter surgido sistemas complexos. parecem extraordinariamente bem adaptadas às suas tarefas: Neste capítulo. um excelente professor. uma vez que devem ser estudados em vári contextos. e cerca de cem trabalhos dos participantes foram publicados em um livro. a evolução rarame .23 Como é típico em obras dessa natureza. cerca de dois terços dos trabalhos são simplesmente descrições gerais do que acontecia no laboratório do autor na época. temos que examinar os livros didáticos utilizados pêlos aspirantes a cientistas. o darwinismo é aceito por muitos bioquímicos? Uma parte importante da resposta é que eles foram ensinados. Um lugar excelente para começar é o índice do livro. Na primeira página do primeiro capítulo de seu primeiro livro. no nível molecular. professor de biofísica da Johns Hopkins University. Mas temos também que examiná-las à luz hipótese de que elas são o produto de seleção evolutiva. desenvolveremos a ideia de que elas devem ser estudadas de dois pontos de vista. porém. eles não podem ser usados para determ nar como surgiu uma estrutura bioquímica complexa. que o darwinismo é verdade. mas os resultados serão os mesmos. que é um de dois "pontos de vista" apenas. realizada em 1987. mas apenas duas sob o título "evolução". e seu fracasso como ciência. que elas talvez seja as moléculas mais aptas possíveis para sua função biológica. mas muitos acreditam nisso. M conforme discutido antes. aculturação Numerosos cientistas duvidam que mecanismos darwinianos possam explicar todas as formas de vida. contam com 21 entradas no índi da primeira edição de Lehninger. Muitos dos tópicos do índi possuem entradas múltiplas. 70 referências. com 26. a fotossíntese. Pergunta por que as biomoléculas. livro ou artigo sobre detalhes da evolução de sistemas bioquímicos complexos. apesar disso. há quase seis mil entr das no índice. de acordo com os princípios e métoc usados pela química clássica. Nele. no qu discute proteinóides e outros tópicos que não resistiram ao teste do tem Com apenas duas menções em seis mil. examinar sua estrutura e propriedades. um observador imparc procuraria evidências da importância da evolução para o estudo da bioqu mica. Ao que parece. Os ribossomos. Lehninger incluiu quase tudo que relevante para a bioquímica.Uma delas. A fim de compreender os sucessos do darwinismo como ortodoxia. embora dados sobre sequências possam ser us dos para deles inferir-se relações. por que. Nunca houve conferência. Lehninger menciona a evolução. Entre os trabalhos restantes.24 Lehninger. A segunda referên de Lehninger aparece em um capítulo sobre a origem da vida. teve como tema "A evolução da função catalítica". o conselho professoral ( Lehninger a seus alunos sobre a importância da evolução para seus estue é desmentido pelo índice. a maioria é composta de análises de sequências e alguns dizem respeito à química pré-biótica ou a catalistas simples (não à maquinaria complexa de organismos conhecidos). No total. a pari dos quais devemos estudar as moléculas da vida. da mesma maneira como fanam com moléculas não-biológicas. em detalhe. Quando passamos à página indicada. Armstrong julgou desnecessário mencionar a evolução no índice alfabético. podem ser encaixadas em três categorias: semelhanças de sequências. Os autores não tentam explicar como o cachalote veio a adquirir a estrutura que possui. cinco mil. no índice da nova edição há 22 referências à evolução em um total de oito mil entradas.é tópico relevante."26 Mas isso é tudo o que diz a frase! A baleia é qualificada como "aperfeiçoada pela evolução" e ponto final. Outro texto publicado pela John Wiley & Sons contém uma única citação à evolução no índice alfabético de 2. descobrimos que os cachalotes têm na cabeça várias toneladas de óleo. Apó morte de Lehninger em 1986.25 De fato. Nelas. também 2. Thomas Deviin. que se toma mais denso em temperaturas mais frias.500.500 . zero e zero. onde ele frequentemente mergulha e. aperfeiçoada pela evolução. portanto. escreveu um texto de bioquímica que foi inicialmente publicado pela John Wiley & Sons em 1982. 1993 Worth 8. Em nenhum caso é dada uma rota detalhada através da qual um sistema bioquímico complexo poderia ter surgido à maneira darwiniana. Depois de descrever esse tipo de baleia. a segunda. por exemplo. evolução. da Jefferson University. O capítulo não menciona Darwin nem a evolução. publicado pela Oxford University Press. nade com maior facilidade. por exemplo. observamos no cachalote uma notável adaptação anatómica e bioquímica. o número referente à evolução é de zero. é sobre a "evolução e adaptação do cachalote". Um livro de Frank Armstrong. da Univer dade de Wisconsin. mas sem prova. Lehninger publicou uma nova edição do livro cujo índ continha apenas duas referências à evolução em sete mil entradas. na Filadélfia. prefácio. da Universidade Estadual da Carolina do Norte. e a terceira. descobrimos que a nova edição usa a palavra evolução como varinha de condão para solucionar mistérios. de um dado aspecto à evolução. Uma citação. o livro observa: "Assim. especialmente referentes ao controle. Ela se refere a uma frase na 186 A CAIXA PRETA DE DARWIN TABELA 8-1 REFERÊNCIAS À EVOLUÇÃO NOS ÍNDICES ALFABÉTICOS DE LIVROS DIDÂTIC Total de Entradas Ent. pode nos dizer como a maquinaria molecular surgiu passo a passo. comentários sobre a linhagem das células e atribuição referente. os autores incluem o seguinte. Em três edições. A primeira tem cerca de 2. termodinâmica e relação entre estrutur função. com novas edições em 1986 e 1992. sob a lista de objetivos: Colocar uma clara e repetida ênfase em grandes temas. Michael Cox e David Nelson. Mas quando passamos da química da origem da vida e comparações de sequências (as duas referências no texto anterior de Lehninger). um aumento de mais de dez vezes em comparação com a anterior. começando com a síntese da ureia por Friedrich Wõhier em 1828. usados em grandes universidades na última geração. mostra que muitos deles ignoram por completo a evolução. mesmo em princípio. Um levantamento de trinta livros didáticos de bioquímica (listados na Tabela 8-1).000 Deviin 1982 John Wiley & Sons 3.000 Lehninger et ai. As referências extras à evolução. é o único livro recente a incluir um capítulo histórico que analisa os progressos importantes ocorridos na bioquímica. Mas nenhuma delas. no Índice Refe Autor Ano Editora Alfabético à Ev Lehninger1970Worth6. Em 1982.500 entradas no índice alfabético. na edição mais nova do livro de Lehninger.000 Lehninger 1982 Worth 7.500 entradas. Isso permite que o cachalote se iguale à densidade da água em grandes profundidades. atualizaram e reescreveram o texto de 1982. 500 5. contém um maravilhoso desenho colorido mostrando o ponto de vista ortodoxo. Brown Oxford University Oxford University Oxford University Allyn and Bacon Jones and Bartiett Harcourt Brace Benjamin Cummings John Wiley & Sons John Wiley & Sons McGraw-Hill McGraw-Hill 1986 1992 1975 John Wiley & Sons Wiley-Liss Freeman 2. por exemplo.Deviin Deviin Strver Voet & Voet Voet & Voet Mathews & van Holde Horton et ai.000 3. Kuchel & Raiston John Wiley & Sons John Wiley & Sons Benjamin Cummings Prentice Hall Prentice Hall Addison Wesley Macmilian Wm. mas o desenho é uma provocação. C. raios. A promessa implícita de que os segredos da evolução serão revelados nunca é cumprida. da origem da vida no oceano para uma célula bacteriana. Zubay Zubay et ai. sem dúvida. a fim de sugerir como começou a vida. Eles. Moran et ai. ambos muito bonitos e nus. aumenta o interesse dos estudantes.000 página 4: "Organismos evoluíram e se adaptaram a condições mutáveis em uma escala de tempo geológico e continuam a assim fazer. Garrett & Grisham Wood et a).29 Numerosos estudantes aprendem em seus livros a ver o mundo através de uma lente evolucionista. Conn & Stumpf Conn et ai. não estou a fim de mostrar como a vida surgiu. não aprendem como a evolução . Incluídos na multidão há um homem e uma mulher (ela oferecendo a ele uma maçã). um oceano e pequenos raios de luz solar. Um livro de Voet and Voet. Armstrong & Bennett Annstrong Annstrong Scheve Abeles et ai. mostrando alguns animais produzidos por evolução andando de um lado para o outro."27 Nada mais é dito. Brown Wm. contudo. C. A parte do meio exibe um desenho estilizado de uma molécula de adn. O terço inferior brincando! parece o Jardim do Éden. Alguns livros didáticos parecem fazer parte de um esforço concentrado em inculcar nos estudantes uma visão evolucionista do mundo.28 O terço superior do desenho mostra um vulcão. Esse fato. Tal como todo mundo.) Da mesma forma. O bom em ciência é a facilidade com que podemos localizar a autoridade: . usando suas habilidades matemáticas determinaram que o adn era uma hélice dupla. Na década de 195 Watson e Crick viram um padrão de difração produzido por projeção ( raios x sobre fibras de adn e. era apenas uma figura de retórica. Além do mais. que. confiamos em alguma fonte de informação. aprem que o adn é uma hélice dupla.darwiniana poderia ter produzido qualquer um dos sistemas bioquímicos notavelmente complicados que tais textos descrevem. Assim. Eles sabiam por tere tentado. talvez. essas diferentes afirmações baseiam-se em maneiras diferentes de saber. Confiam na auto dade de livros e de políticos e. outras sociedades fazen mesmo e a maioria de seus defensores confia na autoridade. Sabemos que nossa sala de estar é pintada de verde porque estivemos nela e vimos a cor. por experiência própria. Como é que sabemos o que dizemos que sabemos não em algum sentido filosófico profundo. mas no nível prático. respondemos que sir mostramos o mapa. Claro. Como estudante de graduação. Nossa afirmação não baseia nem em experiência nem em autoridade. mesmo que não tenhï vivido sob qualquer outro tipo de organização política. que sabemos como ir a uma determinada cidade. até esse momen estamos confiando na autoridade do mesmo. Confiamos na autoridade se. usando-o para ir à tal cidade. ele quase co certeza citará a literatura científica. Muitas pessoas acreditam q a democracia é superior a outras formas de governo. acreditando que esta merece confiança. poderíamos mencionar sucessos n passado distante e dizer que simplesmente sabemos que a equipe es predestinada ao sucesso neste ano. tudo por experiência direta. que não estamos loucos etc. Isto é. poderiam admitir que nenhum comentarista esportivo apostou nela como vencedor de modo que não estamos confiando em autoridade. Mas o que dizer do campeonato estadual de futebol? Como podem saber que nossa equipe vai ganhar neste ano? Se pressionados. sabemos o que é uma ave. mas nunca fiz um experimento par demonstrar isso. pela experiência pessoal. Cientistas também são pessoas. eles sabem de cois ou por experiência própria ou através de autoridade. Se realmente pressionados. mesi que poucas pessoas sejam capazes de dizer como alguém poderia detec esse movimento. Evidentemente. quase todas as pessoas c frequentaram a escola acreditam que a Terra gira em tomo do Sol. que a democracia é a melhor forma de governo. digamos. e como chegar ao shopping center mais próximo. Confio na autoridade. A segunda é através da autoridade. perguntarmos a um cientista como ele conhece a estrutura do colesterol comportamento da hemoglobina ou o papel das vitaminas. mas. como a gravidade funciona (novamente no sentido diário). quando nos perguntam sabemos o caminho para uma determinada cidade. não sabemos qual time ganha o campeonato. digamos. de modo que podemos perguntar com eles sabem o que afirmam saber. n temos informação de primeira mão de que. em descrições verbais ou gráficas que é a situação em outras sociedades. quando não temos 188 A caixa PRETA DE DARWIN experiência própria de alguma coisa. que a Terra gira em tomo do Sol. E uma bazófía. que nosso time vai ganhar o campeonato estadual de futebol. E quais são elas? A primeira maneira de saber alguma coisa é. alguns jogadores est treinando secretamente sob a orientação de um mestre zen que preme aumentar muito sua agilidade. Poderemos submeter pessoalmente a teste a confia lidade do mapa. Todos os cientistas dependem ( autoridade no que interessa a quase todo o seu conhecimento científico. tem sido de medíocre a ho roroso. do cotidiano? Todos os dias podemos dizer a alguém que sabemos que nossa sala de estar é de cor verde. e não as suas próprias notas sobre o q fez em seu laboratório. (Não vou me preocupar aqui com coisas do tipo: como é que sabemos que não estamos sonhando. claro. Não baseamos nosso palpite no desemperi da equipe em anos recentes. De fato. podemos dizer que conhecemos a estrutura do adn ou do colesterol baseados em autoridade científica. não poderíamos dizer que a crença no adn tipo queijo se baseava em autoridade científica. 9 PLANEJAMENTO INTELIGENTE O QUE ESTÁ ACONTECENDO? A incapacidade da teoria darwiníana para explicar a base molecular da vida é evidente não apenas à vista das análises contidas neste livro. a comunidade científica ficou paralisada. "Publique ou pereça" é um provérbio que os membros da comunidade científica levam a sério. O trabalho de Watson e Crick sobre a estrutura do adn pode ser localizado e lido naNature. a alguma outra coisa. Não há publicação na literatura científica revistas de prestígio. Se Watson publicasse uma mera declaração sobre a natureza coalhada do adn em um trabalho dedicado. Os sistemas complexos estão aqui. Plantas e animais estão aqui. Se uma teoria é dita como explicação de algum fenómeno. dela seremos banidos). se trabalhos sobre esses tópicos fazem parte da literatura. pode dar uma explicação detalhada de como o cílio. a evolução molecular nunca tratou da questão de como estruturas complexas surgiram. Mas estamos aqui. Ninguém na Universidade Harvard. a teoria da evolução molecular darwiniana não foi publicada. Adespeito das comparações de sequências e da construção de modelos matemáticos. Se não publicamos nosso trabalho para que o resto da comunidade o avalie. mas não publicassem provas corroborantes na literatura especializada. Se adicionar peças isoladas não melhora continuamente a função de um sistema. na literatura cientifica. nenhum laureado Nobel ninguém. Vamos fazer um curto exame dessas propostas e. podemos dizer com convicção que tal como a alegação de que nosso time vencerá o campeonato este ano a afirmação da existência de evolução molecular darwiniana é simplesmente bazófia. complexo. como foi mostrado no Capítulo 8. revistas especializadas ou livros que descreva como a evolução molecular de qualquer sistema bioquímico real. a coagulação do sangue ou qualquer processo bioquímico complexo poderia ter se desenvolvido à maneira darwiniana. absolutamente. ninguém na Academia de Ciências. Desse modo. ou uma Comissão Presidencial para a Ciência. continuaríamos sem autoridade científica para coonestar a alegação. A evolução molecular não se baseia em autoridade científica. decretassem que o adn era feito de queijo verde. Uma vez que ninguém conhece evolução molecular por experiência direta. não nas elucubrações de indivíduos. mas nenhuma delas com base em experimentos ou cálculos pertinentes. de quaisquer modelos detalhados mediante os quais sistemas bioquímicos complexos pudessem ter sido produzidos. na maior parte.está na biblioteca. se não à maneira darwiniana. mas também pela ausência completa. Em face da enorme complexidade que a bioquímica moderna descobriu na célula. o trabalho publicado deve conter também a prova pertinente. ocorreu ou poderia ter ocorrido. e portanto deve perecer. e também por não haver autoridade sobre a qual fundamentar alegações de conhecimento. Se James Watson. Além disso. A autoridade científica repousa sobre trabalhos publicados. Aestrutura do colesterol e outras coisas também podem ser encontradas nela. então peças múltiplas têm de ser acrescentadas juntas. como? É claro que se alguma coisa não foi formada de maneira gradual. isso deve ter acontecido rápida ou mesmo subitamente. Todas essas coisas chegaram aqui de alguma maneira: mas. então nada temos a fazer nessa comunidade (e se já não temos tempo de serviço que nos garanta estabilidade. Há afirmações de que tal evolução ocorreu. . Mas o provérbio pode ser aplicado também a teorias. estudar em profundidade uma terceira alternativa. em seguida. Duas maneiras de montar rapidamente sistemas complexos foram propostas por cientistas em anos recentes. ela deve ser banida. Na verdade. a visão. mas não fornecesse prova relevante. mas não proporciona nem mesmo uma tentativa de demonstração. ela 190 O QUE NOS DIZ A CAIXA? l 9 l aplicou tal ideia aos problemas da estrutura da célula. a menor fazia o mesmo. a fama (foi eleita para a Academia Nacional de Ciências) pela ideia de que partes da célula foram outrora organismos que viviam de modo independente. não tem boca porque nunca tem que comer contém algas fotossintéticas que forneça energia de que necessita! Esses tipos de prova foram decisivos. conjugam forças e realizam juntos o que não podem fazer separados. Compartimentos menores só foram descobertos quando microscópios aperfeiçoados surgiram em fins dos século xix e neste século. uma célula viável preexistente entrou em rela . Em vez disso. mostraram que proteínas mitocondriais parecem-se mais com proteínas bacterianas do que com as proteínas da célula hospedeira. que podia ser visto mesmo com microscópios grosseiros já no século xvn. A questão importante para nós. ela se transformou na mitocôndria. um fluxo de ácido que transporta elétrons em viagens de vai-e-vem entre uma meia dúzia de transportadores. Periodicamente nas duas últimas décadas. porém. na verdade. para acionar suas máquinas. Quando a célula maior se reproduzia. a célula simbiótica perdeu muitos dos sistemas de que células livres necessitam e especializou-se em fornecer cada vez mais energia ao hospedeiro. Em sua opinião. Lynn Margulis sugeriu que. o que requer uma interação muito delicada entre numerosos componentes. Com o tempo. ordenadamente separadas em muitos compartimentos especializados. A célula eucariótica. em alguma ocasião na Terra primitiva. Ateori Margulis sobre as mitocôndrias tomou-se ortodoxia de livro didático. como vimos. O sistema utiliza. No fim. ocupando cerca de 20% de seu volume total. ela propôs o avanço por meio de cooperação e simbiose. Além disso. cenário da mitocôndria. e seus descendentes continuaram a residir no interior do hospedeiro. Embora tenha sido inicialmente tratada com condescendência e ridicularizada. em seguida. As mitocôndrias são mais ou menos do mesmo tamanho e forma que algumas células bacterianas que vivem livres. criadas depois de ela ter proposto a teoria. Os mecanismos mitocondriais que se encarregam desse trabalho são muito complexos. bioquímicos é: Po simbiose explicar a origem de sistemas bioquímicos complexos? Evidentemente que não. mas ainda assim sempre disponível. não tiveram uma aceitação tão geral. os organismos se ajudam. Todos os pequenos compartimentos contêm a maquinaria necessária para captar energia dos alimentos e armazená-la em uma forma quimicamente estável. ambos os quais já estão funcionando. vamos supor que a simbiose imaginada Margulis fosse. é abundante em máquinas moleculares complexas. ] seguir o argumento. Essas sugestões. uma célula maior "engoliu" uma célula bacteriana. Os risos abafados e de escárnio que acolheram a tese de Margulis sumiram lentamente quando novas técnicas de seqüenciamento. Enquanto ainda era estudante de pós-gradução. Margulis e outros cienti sugeriram que outros compartimentos celulares também resultam de s biose.Aprimeira alternativa ao gradualismo teve como paladina Lynn Margulis. passava a ela parte da energia química acumulada que produzia. Em lugar da tese darwiniana de progresso através de competição e luta. O maior dos compartimentos é o núcleo. mas não a digeriu. A menor recebia nutrientes da maior e. A essência da simbiose é a junção de ( células ou sistemas separados. Uma espécie de platelminto. Um dos menores é a mitocôndria. Nessa ocasião foram notadas outras semelhanças entre as mitocôndrias e as bactérias. por exemplo. Margulis acabou conquistando uma relutante aceitação e. Talvez seja bom alertar que muitos dos compartimentos menores são mitocôndrias: a célula típica contém cerca de duas mil delas. contudo. proponentes da origem simbiótica da mitocôndria mostraram células simbióticas em organismos modernos que confirmam a teoria de Margulis. um fato de ocorrência comum durante tw história da vida. as duas células uma nesse momento vivendo dentro da outra adaptaram-se à situação. em troca. psicologia. a um ambiente em mudança. Nenhum proponente ioria da complexidade entrou ainda em um laboratório. O argumento nunca vai além disso. Às vezes. algumas pequenas mudanças em um programa de iputador causam grandes mudanças na produção do programa (tipicaite. começou erder credibilidade entre os primeiros incentivadores da teoria. apenas repetirão o trabai frustrante dos cientistas que estudam a origem da vida e o dos que os e que viram as misturas complexas produzirem bastante %deram -sua nos lados dos frascos. contudo. há vários padrõe disposição do sistema complexo. Kauffman sugere que eleme químicos na sopa pré-biótica organizaram-se em vias metabólicas com plexas. por nplo. e seus proponentes ainda não conseguiram associávida real. publicou ao longo dos anos uma série de . essa teoria afirma ( sistemas com grande número de componentes interatuantes juntam espontaneamente em padrões organizados. mas em seguida passa a fabricar células d fígado. por exemplo. Em curtas palavras. e também que a célula hospedeira já era ca de manter um ambiente interno estável que beneficiaria o simbionte. podem às vezes mudar rapidamente. maioria das mutações ocasiona pequenas consequências por causa da latureza do sistema (resistente à mudança). A explicação acima pode parecer um pouco confusa.2 O caráter vago da complexidade. Essas propriedades ao observadas em organismos. via de regra. Nem Margulis n qualquer outro cientista ofereceu uma explicação detalhada de com células preexistentes surgiram. E sugere ainda que a mudança entre diferentes "tipos" de céluli (como acontece quando um organismo em desenvolvimento começa coi apenas um óvulo fertilizado. à minha modesta capacidade de descrição. Uma vez que começa com sistemas complexos. A segunda alternativa ao gradualismo darwiniano proposta em an recentes é conhecida como "teoria da complexidade". e "perturbações" neste podem fazer que ele mude de um padrão para outro. nas. Em um livro sobre o assunto. misturou uma ide variedade de elementos químicos em um tubo de ensaio e olhou para 'se vias metabólicas auto-sustentadoras se organizam espontaneamente. Os proponentes da teoria simbiótica mitocôndria supõem explicitamente que as células invasoras já põe extrair energia de alimento. Kauffman. porém. geram maiores cascatas de mudança.simbiótica com outra célula também já existente. se adaptarão aos poucos.' outras palavras. padrões lurais e economia. Algumas mutações. jamais tentarem fazer um experimento desses. e tem como princi defensor Stuart Kauffman. sem dúvida. Parte da confusão deve-se. já em füncionamen simbiose não pode explicar os sistemas bioquímicos fundamentais ( discutimos neste livro. talvez. Mas grande parte dela se deve ao fato de que a teoria da complexidade começou comQ "Miceito matemático para descrever o comportamento de alguns próis de computador.) é uma perturbação de um sistema complexo e qu resulta da auto-organização que imagina. Em vez disso. um padrão de dots em uma tela de computador). o principal modo de argumentação tem sido igora mencionar o comportamento de um computador e afirmar que ele ssemelha ao comportamento de um sistema biológico. ASciencAmerican. de modo que. mas não p explicar as origens de sistemas complexos. por conseuinte. e não muita coisa mais. de pele etc. escreve o seguinte sobre mudanças (que denomina de mutações) alguns programas de computador que elaborou: . s também formas corporais. A teoria da simbiose pode ter importantes argum tos a apresentar sobre o desenvolvimento da vida na Terra. Kauffman especula que a teoria da nplexidade pode explicar não só a origem da vida e do metabolismo. se necessário. relações ecológicas. lenas mudanças no adn possam produzir grandes e coordenadas muys biológicas. Sistemas equilibrados. como a concha de l molusco. porque nenhuma proteína preexistente na célula interage dessa maneira. De modo que. elementos químicos com rédea curta. organismos reais. porei não há virtualmente prova em apoio disso). No artigo. Uma vez que a célula viável mantém sei. ela poderia se transformar em uma célula sanguínea vermelha. mas não teria importado. possa mudar de acon com as teorias de Stuart Kauffman. A implicação é que não se precisa de muita coisa para fa. O gene da hemoglobin' a proteína que leva oxigénio aos tecidos é ligado em células qui fabricam as células vermelhas do sangue. no entanto. A essência da vida celular é o controle:. um molusco.) Embora não haja prova para isso. deseja saber o biólogo ou o bioquímico. um artigo intitulado "Da complexiJe à perplexidade" observava o seguinte: Ávida artificial. morre. já funcionais. Admitida suas premissas. No interesse do argumento.» organizam. é "ciência destituída de fatos". (Tipos diferentes de células formam-si quando genes diferentes são ligados ou desligados. exceto os que fabricam hemoglobina. mitocôndrias. A única maneira como uma célula poderia fabricar um flagelo seria se a estrutura já estivesse codificada para ela no seu adn. de acordo com um crítico. Imaginemos ainda que o padrão de genes que é ligado e desligado i célula. ribossomos. A maioria das pessoa começa a pensar que o ponto de desvio começa muito cedo. porém. de acordo com a teoria da complexidade. um importante subcampo dos estudos da complexidade. esse aspecto da teoria da complexidade requer sistemas preexistentes. e que isso tem algo a ver com a origem da vida. no qual não posso dizer onde corre a fronteira entre falar sobre mundo quero dizer. simbiose.igos favoráveis (um deles de autoria do próprio Kauffman). í mistura complexa e interatuante de elementos químicos que ela postu' talvez tenha ocorrido antes de a vida desenvolver-se (mais uma vez. sisten de transporte intracelular e todos os demais sistemas de que necessit. vivos? Fazer a pergunta é respondê-la. célula vermelha do sangue e outra em célula nervosa. A teoria em causa poderá ainda dar muitas contribuições importantes à . a vida artificial se desvia para algui lugar. tudo que nele existe e jogos de computado formas de arte e brinquedos realmente delicados". Kauf man observa que "em algum ponto. loj que a vida celular começasse. se outra célula liga outro conjunto de genes. mas desligado em outras células. No miolo. Mas é excelente na geração de gráficos de computador. Isso poderia explicarj a origem de sistemas bioquímicos complexos? Não. célula controla quantos e que tipos de elementos químicos fabrica. vamos supor que a teoria da con) plexidade é verdadeira que misturas complexas. a teoria da complexidade pode explicar os sistemas bioqui micos complexos que discutimos neste livro? Não acredito que possa. correspondente a diferentes tipos de células. ela talvez pudesse fabricar as proteínas características de uma célula nervosa. formar um flagelo bacteriano. se a célula desliga quase todos os genes. 194 A CAIXA PRETA DE DARWIN Realmente. de repente. de alguma maneira. ela tenderia a impedir que novas à complexas vias metabólicas se organizassem por acaso. alguns de seus defensores atribuem grande importância ao f de que podem escrever curtos programas de computador que exitx imagens na tela que lembram objetos biológicos. Na verdade. Na capa do nero de junho de 1995. Mas nenhuma célula eucariótica pode ligar genes preexistentes e. Mas. Kauf&nan jamais alega que essas estruturas novas e complicadas podem ser produzidas de repente. vertamos cílios. quanc perde o controle. Um ambiente celular controlado não permi interações milagrosas entre os elementos químicos (nunca especificado de que Kauffman necessita. a revista perguntava: "Será a nplexidade uma fraude?". vamos dizer que a teoria da complexidade tem alguma coisa a ver com o comutador que transforma uma célula em. se abrirmos ui ostra de computador acharemos dentro dela uma pérola? Se ampliássen a imagem o suficiente. Tal como a teoria da. que. pelo acaso ou pela necessidade. No campus de minha universidade há esculturas que. no caminho para o trabalho. se eu as visse ao lado da estrada. cacos de vidro p todos os lados. Há um elefante em uma sala cheia de cientistas que tentam explicar o aparecimento da vida. foram planejados. pensaria . perto do corpo. você identifica um corpo imóvd Aperta o freio e pára no acostamento. você vê um carro qró mando ao lado da estrada a parte da frente amassada. você descobre que ele está sorrindo. Encontros aparentemente for tuitos entre pessoas podem ser resultado de um plano superior (teóricos de conspiração adoram postular arrumações desse tipo). i O que é um "planejamento"? O planejamento é tão somente o arra intencional de partes. portanto deixe-me tomar isso menos estranho. Você U pede que chame uma ambulância. Suponhamos ( em uma bela manhã. combinado com o exame da maneira como che mós a conclusões sobre planejamento todos os dias. A conclusão sobre o desenho inteligente segue-se de modo natural dos não de livros sagrados ou de crenças sectárias. O elefante é rotulado de "planejamento inteligente". dizer os sistemas bioquímicos foram planejados certamente parecerá estranr muitas pessoas. À medida que o tempo passa. mas ele continua a filmar. podemos cc preender que qualquer coisa poderia ter sido desenhada. O ator ileso explica qi é estudante de graduação no departamento de assistência social e que es fazendo uma pesquisa sobre a boa vontade dos motoristas de socorr pessoas desconhecidas que se acidentaram. mena visíveis. e tomou medidas para toma-los realidade em seguida. e nem mesmo olham para ele. pega o pufa da pessoa para verificar se ainda bate e. talvez. A vida na terra. Inferir . liso como uma panqueca. Com uma definição tão geral assim. na verdade. é produto de ativi. com isso. próprios dados 196 A CAIXA PRETA DE DARWIN . tenta fazer algumi declaração obscura sobre o meio ambiente. em seguida. Imagine um quarto no qual um corpo j az esmagado no chão. Auns sete metros do carro. Você corre para o corpo. que os sistemas bioquímicos foram planejados por um agente intelige" um processo trivial que não requer novos princípios de lógica ou cie Ele decorre simplesmente do trabalho árduo realizado pela bioquímica: últimos quarenta anos. Você o ajuda a assumir um aspecto mais realista e se afasta conten) enquanto o cinegrafista sai correndo para chamar uma ambulância. fazer contribuições modestas à bioquímica. dade inteligente. em seu nível mais fundamental. Os detetives cuidadosamente evitam bater nas pernas do paquiderme enquanto rastejam à sua volta. examinando o chão com lupas. No centro do quarto. Você olha furioso para o son dente charlatão enquanto ele se levanta e enxuga o sangue de mentirinha ( rosto. O pretenso acidente foi planejado. algumas partes foram intencional mente organizadas para dar a impressão de um desastre. O planejador . Os livros dizem que os detetives têm que "encontrar o homem". Eles foram desenhados não por leis da natureza. Outros fatos. mais frustrados eles ficam com a falta de progresso. Mas ela não pode explicar a origem de estruturas bioquímicas complexas que dão sustentação à vida. Voltando-! para o corpo. portanto eles nunca pensam em elefantes. há um grande elefante cinza. também poderiam ser preparados da mesma maneira: os casaca em um cabideiro de um restaurante podem ter sido arrumados pelo propriei tário antes de você entrar.matemática e. a conclusão óbvia é que muitos sistemas bioquímicos foram planejados. sabia que aparência os sistemas teriam quando completos. mas insistem e examinam o chão de forma ainda mais atenta. O lixo e as latas à beira de uma estrada podem ter sido postos ali por um artista. E nem mesmo tenta. nota que há um rap com uma minicâmera escondido atrás de uma árvore próxima. Uma dezena de detetives rasteja pelo local. Não obstante. à procura de alguma pista da identidade do autor do horrendo crime. Para uma pessoa que não se sente obrigada a restringir sua busca a causas não-inteligentes. em seus componentes mais importantes. Suponhamos.3 Quanto maior for a especificidade dos componentes necessários para produzir a função. maior será nossa confiança na conclusão da existência de um plano. se você encontrasse. alguns empilhados. portanto. toda a pilha desmoronou. Quando você a puxou. De repente. sendo qu extremidade era esticada e presa firmemente ao chão por uma forquilha forquilha estava ligada a outra gavinha escondida pelas folhas . acionou uma engrenagem que aciol três outras engrenagens que viraram uma barra. na verdade. Esse fato pode ser visto claramente em exemplos dados por sistemas variados. por seu turno. sequer imaginando que o vento. a barra deslizou suavemente para um lado da pilha e puxou uma corrente presa a ela. foi reunida naquela ordem por um age inteligente). o plano é evidente quando certo número de componentes separados. algumas com a face para cima. você reconstrói a arm lha. no meio de uma floresta. A despeito de minha incapacidade de reconhecer um plano nas esculturas em volta do campus. Por falar nisso. a modificação de várias letras a tornaria ilegível. Ao voltar. na ausência de conhecimento de primeira mão ou de depoimento de testemunhas. interatuantes. V conclui de imediato que a pilha não era um acúmulo aleatório de suc mas que foi planejada (isto é.objetos mecânicos. Acorrente. algumas letras a mais tampouco lhe passam um pouco mais da mensagem. um terremoto ou seu gato de estimação poderiam ter virado fortuitamente as cartas com as letras certas. a mensagem é muito específica. Pela mesma razão. girando-a suavemente. torna-se o seguinte: De qu maneira podemos identificar o plano com absoluta certeza? Quando razoável concluir. Você deduz que houve um plano porque alguns componentes separados (as letras) foram organizados para alcançar um fim (a mensagem) que nenhum dos componentes poderia atingir por si mesmo. Andando por um depósito de sucata. O plano pode ser inferido com mais facilidade no caso de. Sistemas constituídos inteiramente por componentes naturais po exibir também planejamento. pois observa que os componentes do sistema interagem c grande especificidade para fazer alguma coisa. arranjam as flores perto do centro estudantil de modo a formar o nome da universidade. Nota que a gavinha estava enrolada em tomo do galho. que alguma coisa foi planejada? No caso de sistemas físicos separados se não houver um caminho gradual para sua produção ." Neste caso. muitas vezes é fácil identificar um plano em outras peças de arte. poderíamos facilmente dizer que as flores haviam sido arrumadas com um propósito. O problema científico. Suponhamos que você viu uma pilha que parecia especialmente compacta e. Você não pensa em nada até notar que as letras viradas para cima dizem: "Levem a gente para jantar. Depois de libertá-lo. não há um caminho gradual para chegar à mensagem: uma única carta não lhe transmite parte da mensagem. os demais apoiados uns sobre os outros. são organizados de maneira a realizar uma função que está além da capacidade dos componentes isolados. e assim por diante. flores que formassem claramente o nome "lehigh". por exemplo. você pode observar porcas. mas elas. seus chatos. que você e passeando em um bosque em companhia de um amigo. A consequência dessa conclusão que qualquer coisa pode ser ar ranjada intencionalmente é que não podemos saber que algo não fo planejado. você deixa a sala para descansar um pouco. Suponhamos que você e sua mulher recebem outro casal em uma tarde de domingo para jogar caça-palavras. Além do mais. Jardineiros. encontra as letras do jogo na caixa. não teria dúvidas de que a organização delas era resultado de planejamento inteligente.serem resultado de pancadas ao acaso em refugo de metal. por exemplo. Mesmo que não os tivéssemos visto trabalhando. amigo é puxado alto no ar e fica pendurado pelo pé de uma gavinha. foram planejadas. quando levantou uma barra que se projetava dela. outras para baixo. ( desce de um ramo de árvore. Quando o jogo termina. parafusos e pedaços de plástico e vidro a maioria deles espalhada. você imediatamente infere que houve um plano. Arqueólogos que escavam sítios à procura de cidades perdidas podem encontrar pedras retangulares. quem está aí? Para se deduzir que houve um plano não é preciso ter um candidato para o papel de planejador. que ela havia sido planejada. v procuraria apreensivo por sinais do planejador. a identidade do planejadornão era óbvia. É isso o que devemos levar em conta? Não. mesmo que o planejador seja figura muito remota. enterradas dezenas de metros na terra. Mas podemos ir mais longe que isso. Não obstante. com imagens de camelos e gatos.4 A função de um sistema é determinada por sua lógica interna: não é necessariamente a mesma coisa que a finalidade à qual quem o projetou deseja aplicá-lo. Um computador sofisticado pode ser usado como peso df papel. Podemos chegar à conclusão de que um sistema foi planejado pelo simples exame do mesmo. Suponhamos. v concluiria imediatamente que era produto de planejamento inteligente. Começava com macacos batendo com paus uns nos outros. Embora a armadilha fosse feita apenas de materiais naturais. No caso de um objeto artificial simples. como uma barra de ferr contexto muitas vezes é ainda mais importante para saber se houve plano. quando alguma coisa atingisse a gavinha-gatilho. mudava em seguida para um voo espacial em companhia de um computador homicida e terminava com um velho derramando uma bebida e um bebé. grifos e dragões. Para dizer a verdade. se encontrasse dezenas de ratoeiras perto do vulcão. usá-la como defesa contra arrombadores ou sistema de alarme de terremotos (se as vibrações pudessem disparar a armadilha). simplesmente não o entendi. O indivíduo que vê uma ratoeira pela primeira vez talvez não saiba que o fabricante esperava que ela fosse usada para pegar ratos. que nunca havia sido explorado visse dezenas de barras cilíndricas de aço na encosta de um vul precisaria de mais informações antes de ter certeza de que proce geológicos alienígenas naturais nesse planeta produziram as bar Ao contrário. inferin existência de um plano. Mesmo que isso fosse tudo o que encontrassem. A inferência de que houve um plano pode ser feita com bastante segurança. ela puxas forquilha. Será esta sua função? Um automóvel complexo pode ser usado para ajudar a represar um riacho. observando como as partes interagem. tipos .modo que. Tenho certeza de que o filme continha um sentido profundo. Para saber se houve um plano na criação de algo que não seja um ob artificial (como. não gostei do filme. Precisamos. ou por quê. alguém poderia tentar usar um cortador de grama como ventilador ou como motor de popa. A extremidade da gavinha form um laço com um nó corrediço para agarrar alguma coisa e erguê-la bem a no ar. Mas a função é melhor definida do equipamento imprimir rotação a uma lâmina por sua lógica interna. em vez disso. que você viajou em u nave espacial para um árido planeta. mas nós. julgar com que perfeição as partes se ajustam à função. sabemos que todas essas coisas foram planejadas por causa da organização de componentes independentes para atingir certo fim. terá que haver ume função identificável do sistema. Em vários dos exemplos dados acima. Podemos. eles concluiriam que as pedras haviam sido planejadas. Eu ainda era adolescente quando assisti o filme 2001: Uma Odisseia no Espaço. mas ele ainda sabe. ter cuidado ac definir função. o arranjo de gavinhas e forquilhas no bosc para fazer uma armadilha) ou para chegar à conclusão de que houve intençãc em um sistema composto por alguns objetos artificiais. e podemos ter muito mais certeza sobre o planejamento em si do que sobre o planejador. no entanto. Ele poderia. flutuando no espaço. Ao pensar em plano. Não temos ideia de quem arrumou a engenhoca no pátio de sucata. por exemplo. então. Da mesma forma. a função do sistema que devemos examinar é aquela que requer o maior volume de complexidade interna do sistema. contudo. ainda por nascer. Se você visse a barra do lado de fora de uma siderúrgica. ou a armadilha de gavinhas. libertando a gavinha-mola. mas que não podemos saber com certeza. capazes de v pelo espaço. As partes não estão de fato or ganizadas entre si e poderiam ser simplesmente uma formação rochosa incomum. O primeiro voo espacial chegara à Lua e um astronauta descia para iniciar a exploração. como tudo mais. isso também passará. Suponhamos. Em casos orno esses. o astronauta e o resto da plateia compreendei imediatamente. NA BORDA Qualquer um pode dizer que o monte Rushmore foi planejado mas. não "pegamos" logo essas coisas artísticas. o filme nos mostrou que havia alienígenas planeta Júpiter. mas não podíamos inferir esse fato a partir do obelisco. Não há dados suficientes para negarmos a uma conclusão segura. Suponhamos ainda que a imagem fosse feita não só de mofo preto. Em seus passeios. um nariz. sem que palavras fossem necessárias. poderia ter escondido e instalado o obelisco Lua antes da chegada do astronauta que mais tarde o descobriu). talvez. por seres humanos do passado (fossem russos ou habitantes da civilização perdida da Atlântida). a imprensa noticiou que ma imagem de Eivis Presley havia sido formada por mofo na geladeira lê uma mulher do Tennessee. Mais uma vez. Aumentando o número e a qualidade dos componentes que se juntam Iara formar o sistema. Havia uma cena. Poderia uma pesso concluir que o corroído monte Rushmore havia sido planejado? Depende Tal conclusão requer a identificação de componentes separados. Podemos apontar áreas escuras que se assemelham a olhos e uma boca. mesm que não se saiba nada sobre o planejador. podemos dizer apenas que. se o fíh houvesse conseguido passar a ideia de que o obelisco não fora planejac contudo.científicos. talvez por alienígenas. ele encontrou um obelisco de forma lisa que se erguia contra a paisagem lunar. e a força da inferência não é algo fáci de quantificar. contudo. A Itália pode ter sido intencionalmente planejada 'ara parecer uma bota. um queixo. Mais tarde. ou mesmo por um dos outros astronautas daquele voo (qi numa piada de mau gosto. No que diz respeito a procedimento. nas era ligeira. Eu. A dedução de que algo f planejado pode ser mantida com toda firmeza possível neste mundo. mas talvez não. porém. Mas. que o objeto hs sido planejado que algum agente inteligente estivera na Lua e escui aquele objeto. que entendi logo. Ti que podíamos saber olhando para o próprio objeto é que ele poderia ter s planejado por alienígenas. era apenas superficial. um lábio inferior e. A National Enquirer publicou certa ez uma matéria que alegadamente mostrava um rosto humano na superfíie de Marte. Isso poderia ter sido ilanejado. Há alguns anos. cada um dele de uma diferente imagem presidencial. pessoas poderão passar pela montanha e vê apenas vagos indícios de rostos talhados na rocha. A semelhança. poderia ter sido ilanejado. Se a trai tivesse se desenrolado de uma dessas formas. o monte Rushmore mudará de forma Dentro de milénios no futuro. porém. Parece haver a face de um homem na superfície da Lua. o plano primeiro precisa ser compreendido para que se poss fazer alguma outra pergunta sobre o planejador. mas nem o número nem a especificidade los componentes são suficientes para determinar se a finalidade atribuída forma foi proposital. maginemos que houvesse também Serratia marcescens uma bactéria . que a semelhança fosse muito grande. podemos nos tomar cada vez mais confiantes na mclusão de que houve um plano. À medida que o tempo passar chuvas caírem e ventos soprarem. É possível concluir que alguma coisa foi planejada sem que saibamc absolutamente a identidade de quem a planejou. que foram organizados para atingir um fim. o público não poderia dL' que o aparecimento do obelisco desmentia o enredo. a semelhança podia ser vista. como dizia o rei do Sião. Um monte Rushmore corroído poderá provocar ataques d nervos nos arqueólogos do futuro se eles só puderem ver o que parec uma orelha. a plateia teria vaiado até o projecionista suspender a exibição. uma proteína que ocorre naturalmei é injetada no paciente a fim de auxiliar a dissolução do coágulo. orelhas. poderíamos concluir que havia sido planejado. diferente do material que entrava na constitui de objetos inanimados. óculos e sobrancelhas. Quando o sistema de coagulação do sangue entra em pane. caça-palavras. que pequenos pontos de bactérias alternadas vermelhas e brancas dessem aparência de carne a seu rosto. mas sim a da plasmina. e se a Sicília se parecesse muito com uma bola de futebol. Se queremos tratar um ataque cardíaco. apresenta certos inconvenientes. e de Chromobacterium violaceum. O plasminogênio precursor ( plasmina. que é dividido rapidamente pela trombina. depois de formado o coágulo e iniciai a cura. uma substância especial. contudo. Sistemas bioquímicos.5 Mas é fácil concluir que um sistema com tantos detalhes como o Eivis bacteriano completo foi planejado. nossa conclusão sobre a existência de um plano também aumenta e pode chegar à certeza. no entanto. E. vamos imaginar que microorganismos verdes estivessem crescendo com a forma das calças de Eivis e que bactérias vermelhas formassem sua camisa. Vejamos alguns exemplos de planejame bioquímico. Se a Itália tivesse ilhoses e cadarços. a ideia é a seguinte o plasminogênio de construção artificial. Poderíamos. e por nenhum outro. é atingida apenas p seu ativador. E. porém. mi tempo depois. que cortam um pedaço i proteína-alvo. ffl pta). a bioquímica progressos tão grandes que mudanças básicas em organismos vivos es sendo planejadas por cientistas. Poderiam esses sistemas ser intelige mente planejados? Não há muito tempo. porém.6 Em curtas palavras. Se uma . um coagi perdido pode bloquear a circulação sanguínea no coração pondo em rii a vida. então. conduzindo a parte divisível pel trombina. de modo que pesqi sadores inovadores estão tentando agora fabricar uma nova proteína t laboratório que possa realizar trabalho melhor. Aumentando o número ou qualidade das partes de um sistema interatuante. Muito. A parte ( gene que codifica o ponto no plasminogênio que é dividido para ativar proteína é substituída. Aprotei natural. a complexidade da vida derrotou a maioria das tentativa. de quebra. e de Staphylococcus aureus. que é amarela. a proteína que dissolve o coágulo contém um alvo que cortado apenas com grande lentidão. suponhamos que as bactérias e o mofo na geladeira formassem uma imagem de Eivis que fosse praticamente idêntica a um desses pósteres de veludo que vemos em lojas de variedades. que tem uma cor branca brilhante. ratoeiras e mensage. será cortado rapidamente e ativado bem perto de um coágulo porque a trombina estará presente nesse local. Em décadas recentes. poderíamos com a mesma confiança com que concluiríamos que os pósteres haviam sido planejados. entendê-la e manipulá-la. há necessidac imediata da plasmina no local do coágulo que está impedindo a circulaçã Para tomar a plasmina imediatamente disponível no lugar certo. não é a da pta. Friedrich Wõhier derrubou essa ideia. que é verde. No tratamento em uso hoje. concluir que a imagem havia sido planejada? Sim. pensava-se que a vida era feit. o gen do plasminogênio foi isolado e alterado pêlos pesquisadores. pensaríamos que foram planejadas. É difícil quantificar essas coisas. A peça cortada. 202 A CAIXA PRETA DE DARWIN É fácil notar planejamento em pósteres de Eivis. E também de Pseudomonas aeruginosa. por fim. não são objetos inanim mas partes de organismos vivos. Aatividade que é desencadea da de imediato. Se o "homem na Lua" tivesse barba. estratégia é a seguinte (Figura 9-1): numerosas proteínas do sistema i coagulação são ativadas por outros fatores. Na verdade. porém. contudo. que é roxa.que cresce em forma de lâminas vermelhas. E suponhamos ainda que houvesse colónias do fermento Saccharomyces cerevisiae. com faixas coloridas e um logotipo. e seu lugar tomado por um gene de outro componen da via da coagulação (como o antecedente da tromboplastina do plasma. Bem. ativando-a. novos sistemas químicos estão sendo elaborados por químicc orgânicos para imitar as atividades da vida. mas provavelmente não o será por muito tempo. que uï agente inteligente pode planejar um sistema que exiba propriedades seme lhantes às bioquímicas sem usar os componentes bioquímicos que sabe qui ocorrem em sistemas vivos.proteína dessas for rapidamente injetada na vítima de um ataque cardíaco. Não demorará muito para que elas sejam fabricadas desde início. planejadas para finalidades novas. há uma década. Alguns laboratórios estão modifk do agora organismos mais desenvolvidos. ele não criou um novo sistema a partir do na( Isso é verdade. Alguém com conhecimento do sistema de coagulação do sangue sentou-se à sua mesa e traçou uma rota para produzir uma proteína que combinaria as propriedades de dissolvedora de coágulo da plasmina com a propriedade de ativação rápida de proteínas que são divididas pela trombina. Mais impressionan ainda. Sistemas bioquímicos podem. QUE O GENE CODIFICA. Plantas planejadas que resistem à geada e a prï já existem há algum tempo. o planejador (ou seu aluno de pós-graduação) dirigiu-se para o laboratório e executou os passos necessários para implementar o plano. O progresso tem sido leni mas regular. injetando genes estranhos em embriões de vá chamam a si mesmas de "pharmers". O resultado é uma proteína que ninguém no mundo havia visto antes uma proteína que executará o plano de seu criador. na realidade. em seguida. Com vistas a fornecer a diabéticos a insulina 204 A CAIXA PRETA DE DARWIN humana. Hoje e dia. insulina humana. (3) A SEÇÂO DE OUTRO GENE OU E CODIFICA U MA REGIÃO DE PROTEÍNA QUE É CORTADA RAPIDAMENTE PELA TROMBINA É INTRODUZIDA NO GENE DO PLASMINOGÉNIO. fez mais do q rearranjar peças da natureza.) (2) A SEÇÃO DO GENE QUE CODIFICA A ÁREA DA PROTEÍNA QUE É CORTADA LENTAMENTE DURANTE A ATIVAÇÃO É RETIRADA. Esse trabalho tem sido explt rado na mídia sob o nome de "vida artificial". destinado a vender revistas. muito comum nestes dias. o trabalho mostra. difícil de obter. Embora isso seja um grand exagero. O planejamento inteligente de sistemas bioquímicos é. EXISTE AGORA E PRODUZIRÁ. E NÃO O ADN. O QUE NOS DIZ A CAIXA? 203 (l) O GENE DO PLASMINOGÉNIO É ISOLADO. em seguida retire da mistura . O planejador sabia qual seria o produto final de seu trabalho. e agiu para atingir esse objetivo. contração de "pharmaceutical fi mers" fazendeiros farmacêuticos. o planejador. alguns cientistas começaram mesmo a planejar nova elementos bioquímicos. ao incorporar diretamente i alterado às suas células.) Cabe observar que embora os sistemas descritos acima sejam exemp] de planos bioquímicos. QUANDO INTRODUZIDO NA CÉLULA.7 A ideia é simples: fabrique quimicamente grande número de diferentes peças de adn ou arn. de fato. HÍBRIDO. (4) UM GENE PLANEJADO. (na FIGURA SÃO MOSTRADOS OSAMINOÁCIDOS.-VGGCVAHPHSWPWQ -TTKIKPRI3) DCGKPQVEPKKC-VGGCVAHPHSWPWQ 4) DCGKPQVEPKKCTTKIKPRIVGGCVAHPHSWPWQ A nova proteína é produto de planejamento inteligente. utilizando os princípios da microevolução l mutação e a seleção. Um pouco mais recente é o planejamenh vacas que produzem leite com grandes quantidades de proteínas úteis. de fato. Depois de traçado o plano. ser planejados. pesquisadores isolaram o ger insulina humana. l) DCGKPQVEPKKCPGRVVGGCVAHPHSWPWQ DCGKPQVEPKKC. em todos os casos. pessoas que fazem isso. específicas. Colocaram-no em um pedaço de adn que poderia se viver em uma célula bacteriana e criaram as bactérias modificada maquinaria celular da bactéria produziu. cientistas trabalham de forma ativa para desvendar o segredo daqui que confere às proteínas sua atividade especial. Em anos recentes. foi isolada e usada para tratar doentes. UM PLASMINOGÉNIO QUE É RAPIDAMENTE ATIVADO PELA TROMBINA. a esperança é que a ajude a recuperar-se com um mínimo de dano permanente. essa técnica assemelha-se à seleção clonal de anticorpos discutida no Capítulo 7. Geraíd Joyce. a sequência de seu adn. podem (e nem mesmo tentam) explicar as máquinas bioquímicas i damentais da vida. detectá-lo. As peças do adn ou arn ligadas à vitamina ou à proteína permanecem ligadas ao sólido. pode acumular sedimentos suficientes para represar parte de um rio. militarista. às quais a vitamina ou proteína foram fixadas. mas também suas limitações. um líder nesse campo. depurando-se a solução. Os anticorpos podem ser em seguida usados como reagentes clínicos ou comerciais para detectar a molécula. para esses sistemas de comp dade irredutível. à reunião de provas. por exemplo. não podemos concluir que ela foi planejada. mas não os sistemas complicados que discutimos neste livro."8 Tal como a criação seletiva. ainda assim. em seguida. a confirmação da existência de planejamento num dado sistema bioquímico reduz-se. o método tem as vantagens da microevolução. confiante em que outros cientistas isolarão o vírus. ' Mas também temos que levar em conta o papel das leis da natureza. Elas podem organizar matéria o fluxo de água. selecionamos de uma grande população de moléculas os indivíduos que manifestam melhor essa propriedade. tais como a simbiose e a teoria da complexidade. Os cientistas injetam em um animal a molécula que os interessa (por exemplo. escolhemos como matriz os indivíduos que exemplificam melhor o traço desejado. Da mesma maneira. natural. demonstramos o motivo por que muitos sistemas bioquímicos não podem ser construídos por seleção natural através de muta não existe nenhuma rota direta. e que decifrarão o código. Dawkins imagina um cenário hipotético em que um famoso cientista é sequestrado e obrigado a trabalhar em armas biológicas para um país perverso. compara o processo à criação seletiva: "Se ' queremos uma rosa mais vermelha ou um gato persa mais fofo. Se uma estrutura biológica pode ser explicada em termos dessas í leis naturais. se queremos uma molécula que exiba uma determinada característica química. Atividades bioquímicas simples podem ser produzidas. espera que a gripe se espalhe pelo mundo. então os critérios para concluir que houve planejame tomam-se os mesmos que se aplicam a sistemas inanimados. O fato de que sistemas bioquímicos podem ser planejados por um agente . todas as peças que não se ligam são removidas com um líquido. simplesmente. inteligente para seus próprios fins é admitido por todos os cientistas. podem ser produzidos anticorpos que se comportam como se fossem enzimas simples9 (chamadas de "abzimas"). Alternativas ao gradualismo que opera através de cai não-inteligentes. Ambos os métodos adnarn ou anticorpos prometem muito em aplicações industriais e médicas nos próximos anos. outros cientistas estão tirando vantagem da capacidade do sistema imunológico de gerar anticorpos contra quase todas as moléculas. até por Richard Dawkins. Em seu mais recente livro. Na verdade. Se leis naturais peculiares à vida não podem explicar sistema biológico. As leis mais importantes são as da reprodução. Depois de escolher as peças certas. Isso é feito combinando-se partículas sólidas. Uma vez que Dawkins concorda que sistemas bioquímicos podem ser planejados. pacientemente.10 O cientista consegue ajuda codificando uma mensagem na sequência de adn de um vírus de gripe: contamina-se com o vírus alterado. obrigando-o a mudar | de curso. o experimentador usa enzimas para obter cópias das mesmas. Em alguns casos. gradual. Ao longo de todo este livro. e as leis da química operam fortemente contra o desen vimento sem direção de sistemas bioquímicos que fabricam moléc como a amp. e que pessoas que não viram ou ouviram falar do planejamento podem. com uma solução que contenha uma mistura de peças de adn ou arn e. De muitas maneiras. tal como a capacidade de ligar-se a uma vitamina ou proteína. espirra em cima de uma multidão e. Não há ponto mágico de complexidade irredutível no qual o darwinismo s . mutação e seleção .algumas peças que possuam uma propriedade que o planejador deseja. porém. de uma droga) e isolam os anticorpos fabricados contra ela. exatamente da mesma maneira que uma máquina Rube Goldberg não funciona se um dos componentes estiver ausente.logicamente impossível. ou uma vaca que forneça hormônio . orientado corretamente e ligado ou desligado de acordo com as necessidades da célula. os pacotes têm de ser etiquetados. que realiza uma tarefa específica. um excedente sufocante . A função não existirá se qualquer um dos componentes estiver ausente. Nossa capacidade de confiar no planejamento do cílio ou do transporte intracelular repousa sobre os mesmos princípios que nossa capacidade de confiar no planejamento de qualquer coisa: a organização de componentes separados para obter uma função identificável. trombina. além dos citados. Concluir que não há um processo desse tipo cientificamente tão válido quanto concluir que a telepatia não é possível c que o monstro do Loch Ness não existe. Atuam para formar uma estrutura sofisticada. Enzimas úteis em uma determinada área produzem enormes | estragos em outra. o monte Rushmore ou um póster de Eivis Presley foram planejados. Mas as barreiras ao gradualismo tomam-se ci vez mais altas à medida que as estruturas adquirem maior complexidad interdependência. Diante das sólidas evidêncii disponíveis de planejamento bioquímico. microtúbulos. A fim de cumprir essa função. Não há umí questão de grau aplicável a esses sistemas. Podemos ter tanta confiança em noss. foram planejadas. Fibrinogênio. Ainda assim. se há tal processo. muitos outros fatores. podemos dizer que. ignorá-las em nome de ui processo imaginário seria fazer o mesmo papel daqueles detetives qu ignoraram o elefante. l O planejamento que ora ocorre em laboratórios de bioquímica em todo a atividade necessária para planejar um novo plasminogênio o mundo que possa ser dividido pela trombina. e suas partes interatuantes podem ser l enumeradas. A função do sistema de coagulação do sangue é ser uma barreira forte. proteína c. r As funções de outros sistemas bioquímicos que discutimos anteriorj mente são facilmente identificáveis. Esclarecidas e eliminadas essas questões preliminares. ligações de nexina e proteínas motoras têm de ser organizadas com precisão. Para que isso seja feito. são necessários para tomar o sistema útil à célula viva: o cílio tem de ser posicionado no lugar certo. conclusão sobre esses casos quanto na dedução de que uma ratoeira. Além do mais. A função do sistema de transporte intracelular é levar carga de um lugar a outro. tais como os do homem na Lua ou a forma da Itália. mas transitória. Se a vitamina k não estiver disponível. fator de Christmas e os demais componentes da via realizam juntos alguma coisa que nenhum deles pode fazer sozinho. A função do cílio é servir como um remo motorizado. podemo concluir que os sistemas bioquímicos discutidos nos Capítulos 3 a 6 foran planejados por um agente inteligente. ningaé faz ideia de como funcionaria. Uma vez que as funções dependem de forma crítica de g interações complicadas das partes. Poderia haver um processo natural ainda desconhecido que explicas» complexidade bioquímica? Ninguém seria tão tolo a ponto de negar es possibilidade. em outro. ele seria contrário à toi experiência humana. Os componentes do sistema são organizados com esse fim. plasminogênio. ou faltar o fator anti-hemofílico. alinham-se entre si de maneiras precisas. Além disso. Elas têm que se reconhecer intimamente e interagir de forma exata. tal como | uma ratoeira. tal como postular que um processo natural poder explicar computadores. temos que concluir que elas. o sistema falhará. Os mecanismos precisam estar nos lugares certos para poderem deixar uma área fechada da célula e entrar em outra área fechada. que depende nitidamente desses componentes. os destinos reconhecidos e os veículos equipados. A falha do sistema deixa um déficit de suprimentos de importância crítica em um local. Os componentes se cortam em lugares exatos. O tipo exato de moléculas tipo detergent que são usadas nas membranas.u breve exame de alguns sistemas cujoplanejamento é de difícil identifícaça A base da vida é a célula. Uma vez que essas moléculas formam bolhas por si só. que age para reduzir a área da boi] à menor área que possa conter o detergente. outras mais curtas. . A diferença na força da ligação do oxigénio resulta em um comportamento denominado "atividade cooperativa". negativa. Detec planejamento no cílio pode ser muito fácil. e outras. é análogo ao que foi feito para gerar o primeiro cílio. Por outro lado. elas tendem a se associar. todos os componentes são facilmente substituídos por um componente diferente. inteligente nesse caso. é difícil inferir planejamento . Além disso. Se tomamos as moléculas ( uma membrana e as purificamos. aind são neutras. A maioria das células contém nas membranas uma mistura ( diversos tipos de moléculas. na qual os processos bioquímicos que l. elas frequentemente se acumu-1 Iam em uma forma esférica. Tal como o mofo em minha geladeira. mas fazer o mesmo em ou sistema talvez seja duvidoso ou mesmo impossível. praticamente nenhuma parte dele liga-se à hemoglobina muito menos do que se ligaria se não houvesse atividade cooperativa. As bolhas consistem de camadas mui delgadas de detergente (com um pouco de água). e essa mistura pode ser diferente em tipos distintos de células.de crescimento em seu leite. Quando moléculas detergentes estão mergulhadas em água. algumas mais flexíveis. o planejamento não é detectável. varia muito de um tipo de célula para outrc algumas são mais longas. quando o oxigénio no ambiente aumenta. o primeiro oxigénio que aparece liga-se menos fortemente do que os outros três. nas quais as moléculas são arrumadas lado a lado. algumas têm carga positiva. Acélula contém sistern que variam de obviamente planejados a nenhum planejamento visív Mantendo em mente que tudo poderia ter sido planejado. por causa da maneira como as quatro O QUE NOS DIZ A CAIXA? 209 proteínas componentes da hemoglobina grudam-se umas às outras. mas provar i talvez seja difícil. Um bom exemplo dessa associação é visto nas bolhas qu rodopiam na máquina de lavar. que transporta o oxigénio dos pulmões aos tecidos periféricos. Duas das quatro são idênticas entre si. outras. e porque uma molécula individual particular não é necessária para formar uma membrana. servem de alicerce são isolados do resto do ambiente. O trabalho de laboratório de estudantes de pós-graduação. outra mais rígidas. quando o volume de oxigénio no ambiente é baixo. vamos fazer. A hemoglobina é constituída de quatro proteínas individuais unidas e cada uma delas pode fixar oxigénio. é análogo ao que precedeu o sistema de coagulação do sangue. separando-as de todos os demais compo nentes da célula e as dissolvemos em água. A estrutura que envolve é chamada de membrana. Ela é constituída na maior parte p( moléculas que são quimicamente semelhantes aos detergentes com qu lavamos nossos pratos e roupas. fechada. alguns podem ter sido planejados. Esse fato pode . Somente porque podemos inferir que alguns sistemas bioquímicos foram planejados não significa que todos os sistemas subcelulares foram assim 208 A CAIXA PRETA DE DARWIN concebidos. Aforma esférica da bolha éproduto de uma forç física denominada tensão de superfície. Em vez disso. Ou pensemos na hemoglobina a proteína das células vermelhas do sangue. A face de Eivis pode nos parecer clara e reconhecr enquanto sua (suposta) guitarra é uma mancha impressionista. Acontece que. isso significa que o volume de oxigénio fixado por um grande número de hemoglobinas (como acontece no sangue) não aumenta diretamente com o volume de oxigénio no ar. reunindo pedacinhos de genes em um esforço deliberado para fazer alguma coisa nova. como as duas outras entre si. ou uma bactéria que secrete insulina humana . Assim como pedras em um muro. que a associação de moléculas é indiscriminada. o volume ligado à hemoglobina no sangue se eleva a uma taxa muito rápida. Em palavras mais simples. Há ainda outra proteína. o material da tela e a própria tinta são todos diferentes. Concluir que houve planejamento nesse caso é a mesma coisa que concluir que um quadro atribuído a um artista famoso. contudo. não é de surpreender que possamos ter mais sucesso em demonstrar o planejamento em um dado sistema bioquímico e menos em outro. em seguida. no tocante a certas características.ser considerado uma espécie de efeito dominó. as demais pedras caem automaticamente. é na realidade uma falsificação feita por outra pessoa da mesma época. a justificativa do planejamento no caso da via amp parece ser muito forte. outros provavelmente são. espantosamente simples. como a mioglobina. e resulta em todo tipo de vantagens práticas na vida. porque ele aprendeu alguma coisa sobre elas. denominada mioglobina. que deslizavam sobre varas. Ainda outros foram quase com certeza planejados. mas longe de ser convincente. Se qualquer coisa pode ter sido planejada. OBJEÇÓESAO PLANEJAMENTO IDEIAS SIMPLES Uma ideia simples. O ponto de partida. a interação não faz muita coisa que esteja claramente além da capacidade dos componentes individuais do sistema. o foi. a conclusão de planejamento inteligente. Uma vez que tantos passos sucessivos são necessários para fabricar o| amp. e não quatro. E. O comportamento da hemoglobina pode ser conseguido por uma modificação muito simples do comportamento da mioglobina. mas. e. podemos inferir planejamento inteligente da função da hemoglobina? Ajustificação de planejamento é fraca. Além do mais. Alguns aspectos da célula parecem ser resultado de simples processos naturais. podemós ter tanta segurança que foram planejadas quanto qualquer outra coisa . É preciso algum esforço para derrubar a primeira pedra de dominó (capturar o primeiro oxigénio). a teoria da complexidade. por mais fecunda que seja. por isso. Qualquer colegial de nossa época poderia tê-las aconselhado a construir carroças dotadas de rodas. A fixação do oxigénio pela mioglobina não é cooperativa. Talvez o exemplo mais famoso disso seja a invenção da roda. e tendo em vista que nossos melhores conhecimentos químicos manifestam-se veementemente contra a produção sem uma direção da via. A questão é: Se supomos que já temos uma proteína que fixa o oxigénio. lembrando-nos do passado. A atividade cooperativa tem importantes consequências fisiológicas: permite que a hemoglobina se tome inteiramente saturada onde há bastante oxigénio (como nos pulmões) e que o descarregue com facilidade nos locais necessários (como nos tecidos periféricos). Dessa maneira. mas as pinceladas. Ainda assim. Antes dela. a conclusão de planejamento nesse caso é vulnerável a um cenário do tipo Kauffman. hoje pouco mais é do que uma ilusão. Em teoria. o tema. eu diria que a hemoglobina mostra a mesma evidência de planejamento que a face de homem na Lua: intrigante. de outros sistemas bioquímicos reforça a credibilidade da mesma dedução também no caso desse sistema. a combinação de cores. a mioglobina. o sistema O sistema bioquímico final já foi comentado no Capítulo 7 que fabrica amp. e as proteínas individuais da hemoglobina lembram muito a mioglobina. Dado o ponto de partida da mioglobina. às vezes leva um tempo surpreendentemente longo para desenvolver-se por completo. já que intermediários não são usados. já pode fixar oxigénio. raspando o chão e produzindo um bocado de atrito. A ideia da roda é muito fecunda e. Talvez notemos que o quadro contém no canto inferior esquerdo o nome do famoso artista. e o comportamento químico conhecido das moléculas é um ponto de oposição muito j forte a tal cenário. foi . fixa apenas um oxigénio. mas falecido. e se precisamos apresentar evidências para prová-lo. as pessoas se moviam vagarosamente em carroças puxadas a cavalo. que é muito parecida com a hemoglobina exceto por ter uma única sequência de proteínas. embora possamos considerar a hemoglobina um sistema de partes interatuantes. mais natural. no número 561. e não muito mais que isso. tenderia a impedir que o alfabeto fonético fosse adotado. Por a desse pequeno macete de valor de posição.. 2)2 A caixa PRETA DE DARWIN Na escola primária.1 Não é de admirar que. Somas simples requeriam talentos de indivíduos especialmente treinados. à medida que a linguagem se toma mais complexa. A ideia de planejamento inteligente também é uma ideia simples. então isso é prova ( planejamento. e descobriremos também. o antigo filósofo grego. noite e dia. em seguida. Aristodemo. via planejamento nas e tacões do ano: Uma distribuição desse tipo não teria sido possível sem Inteligência. que o círculo (o) representa o som "Oh!". como se para impedir que. De muitas maneiras. a boca. mesmo que este último seja realmente mais simples e muito mais versátil. Se já estivesse em uso. aprendemos que. dev ter sido colocada tão perto do nariz e dos olhos. a vasta maioria povo não conseguia realizar cálculos simples. baseiam-se tão somente na impressão de que o mundo é um lugar divertido. Outra ideia poderosa é o alfabeto fonético. ainda mais. em consequência. se as e tudarmos com atenção. Esses alfabetos contrastam com os sistemas de escrita hieroglíficos. e períodos de tempo bom. Se a boca de Sócrates estivesse colocada junto à mão. juntando vários símbolos.formada e desenvolvida com muita dificuldade. evaporam-se como o orvalho matutino quando enfrentam o menor ceticismo. baseados na mera afirmação de que são "certos". Argumentos para justificar o planejamento. a maioria dos indivíduos cultos (e. em especial no caso de alguém que está começando. o principal concorrente de uma rigorc hipótese de planejamento foi a sensação confusa de que. que outras coisas têm o melhor arranjo possível. que o moderno caixa tesoureiro faz sem a menor dificuldade. trabalhar com números tom tão simples que até uma criança pode fazer isso. através da qual o alimento é ingerido. mas que o dígito 6 representa 60. Diógenes. o sistema hieroglífico. chw e ventos. Até o . e assim por diante. sem ser notada. Não é difícil imaginar que. no qual caracteres pictóricos representam palavras. Os algarismos romanos for usados na Europa até a Idade Média. incultos) pensou que o planejamento era evidente na natureza. e que o 5 equivale a 500. os hieróglifos constituem umamaneira muito mais natural de escrever. se a colocação de partes como essas foi obra do acaso ou de sabedoria e intenção. diga que a marca que parece a metade de um círculo (c) representa o som de "Cê". e qualquer um de 12 anos pode multiplicar 41 por 17 para obter 6 Mas tente somar ou multiplicar esses mesmos números usando algarisn romanos! Tente somar xxiv a lxxvi para conseguir c (sem prime converter algarismos romanos em arábicos).2 Esses sentimentos. Qualquer menino de i anos que tenha sido devidamente ensinado pode somar 561 a 427 para ol 988. embora humanamente compreensíveis. conseguimos um série que representa o som de uma palavra. ele poderia facilmente ter pensado que a falta de estações era "o melhor dos arranjos possíveis". isto que todas as coisas devem ter sua medida: inverno e verão. se alguma coi se ajusta à nossa ideia de como as coisas devem ser. fecunt óbvia. que foi desviada de seu caminho pela concorrência e contaminaç de ideias estranhas. o dígito l ré senta l. passe qualquer coisa imprópria à nutrição? E não podes duvidar. E muito mais provável que uma pessoa que não conhece a comunicação escrita desenhe a imagem de um cachorro comendo um osso em vez de escrever marcas no papel sob a forma de "o cachorro come um osso" e. Ao longo da história humana. poderíamos imaginá-lo dizendo que isso era conveniente para transportar o alimento à boca. onde não há inverno. se Diógenes tivesse vivido no O QUE NOS DIZ A CAIXA? 2)3 Havaí.. Desde o início. que ganhavam a vi fazendo contas. composto de símbolos que representam sons. por que não seria tão admissível no segundo caso quanto o fora no primeiro? Pela razão seguinte. Não obstante. um artífice.. nenhum movimento teria sido executado na máquina.. dê numerosos exemplos medíocres de p: (semelhantes aos de Diógenes e de Sócrates). já que se conheciam seus c e respectivos papéis. isto é. isto é. e alguém me perguntou como a pedra chegou ali.. que. mas apf em que a propriedade da transparência era desejável. na verdade. em contraste. tornou-se vulnerável à refutação por exagerar. Eu dificilmente pensaria na resposta que dei antes. tanto quanto sabia. e movimento regulado de maneira a indicar a hora do dia. Essa é a argumento do planejamento. notamos o que não poderíamos descobrir na pedra que suas várias partes foram fabricadas e reunidas para um fim. que. que acredita que d funcionar se um dos seus vários componentes faltasse. William Paley. observado e compreendido. Já o exemplo que nos dá do relógio. escreve sobre sistemas separado. resumindo algumas dessas partes mais simples e suas funções. da analogia do relógio traçada pó . músculos. no entanto. e por nenhuma outra.3 Comparado com o argumento dos gregos. mesmo na sua melhor f falava a respeito de caixas pretas biológicas: sistemas maiores célula. sobretudo por falta de ideias concorrentes. e alguém me perguntasse como ele havia chegado ali. todas elas tendem para um único resultado: vemos uma caixa cilíndrica que contém uma mola elástica enrolada que. O famoso parágrafo inicial da Teologia natural. que o formaram para a finalidade que o vemos realmente compreenderam sua construção e planejaram seu uso. material q sido empregado em nenhuma outra parte do trabalho. mas também contém algumas das falhas que resultaram mais tarde em sua rejeição: Cruzando uma charneca. A validade intelectual do argumento. indicand que a caixa precisasse ser aberta. mas. como dissemos. O relojoeiro cego. Eu bem poderia responder que. ou colocadas de qualquer outra maneira ou em qualquer outra ordem que não aquela. e talvez não fosse muito fácil demonstrar que a resposta era absurda. Entre outras coisas. A força da noção do planejamento antes de Darwin atingiu seu auge nas obras de um clérigo inglês do século xix. ele freqüentemen cheio. é preciso enfatiz nhecimento do leitor moderno. no esforço para se desenrolar. talvez nhecimento prévio do assunto para notá-lo e comprendê-lo. Mas suponhamos que eu tivesse encontrado um relógio no chão. Servo devotado de Deus. Paley expressa tão bem o argumento do planejamento que respeito até de evolucionistas ferrenhos. que se as diferentes partes tivessem sido formadas de modo diferente. Descobrimos depois uma série de engrenagens. uma corrente flexível. o argumento de que o mundo baseava-se no planejamento era lugar-comum tanto na filosofia quanto na ciência. Ainda assim. Paley aplicou uma vasta erudição científica a seus escritos.tempo de Darwin. era medíocre. por que essa resposta não serviria para o relógio. a inferência em qi é inevitável. ossos e glândulas mamarias. é excel o relógio não era uma caixa preta. suponhamos que bati com o pé numa pedra. ela poderia ter estado ali desde sempre. em seguida. mostra a força do argumento. em algum tempo e em um ou outro lugar. Ou. Richard Dawkins tire seu livro. Observamos. ironicamente. por tudo que sabia. o de Paley é bem melr em Natural Theology. o relógio devia ter estado ali desde sempre. gira na caixa. Podemos i engrenagens são feitas de bronze a fim de evitar que se enferru sobre o mostrador do relógio foi colocado um vidro. foram formadas e ajustadas para produzir movimento. que o relógio tinha que ser obra de um criador existido. de Paley. que quando examinamos o relógio. ou nenhum que conferisse o uso que agora tem. como havia servido para a pedra.. Tendo este mecanismo sido e é preciso realmente um exame do instrumento e. Magnânimo na vitória. de tudo um pouco No Natural Theology. represent. quando descreve instintos: j . Paley foi enterrado juntamente com a astronomia centralizada na Terra e a teoria do flogístico outro derrotado na luta da ciência para explicar o mundo.. de sistemas mecânicos a instintos e a meras formas. Paley. o cientista de Oxford pode se dar ao luxo de render homenagem ao clérigo que compartilhava de seu próprio encanto com a complexidade da natureza.. mas verdadeiro. agem assim apenas para ignorar. afirma. O argumento de Paley é exposto com apaixonante s baseado na melhor erudição biológica de sua época. tem sido 216 A CAIXA PRETA DE DARWIN suposto desde os dias de Darwin que esse desenvolvimento gradual é possível.. merece censura por não ter ordenado seu ponto de vista com maior precisão.. poderíamos perguntar. Se podemos dizer [que a seleção natural papel do relojoeiro na natureza. mas derrotado. Paley poderia ter ido ainda mais longe. começando com ( no. e que. uma vez que em muitos deles Paley não utiliza princípio algum que impediria o desenvolvimento em pequenos passos. Os exemplos de Paley mostram de tudo um pouco.. do mesmo modo como uma bomba n»Ji poderia funcionar sem elas. mas. Paley foi refutado? Quem rebateu seu argumento? De que maneira foi produzido o relógio. Uma O QUE NOS DIZ A CAIXA? 2 l 5 farei é depreciar a maravilha dos "relógios" vivos que tanto inspiraram Paley. Em vez disso. porém. ma também para a boca da veia de onde veio. e não um agente inteligente. que o principal argumento do desacreditado Paley nunca foi refutado de fato. Muito ao contrário. mesmo de passagem. O coração. e não para discutir seu argumento. A respeito do coração. é o do relojoeiro cego. sem um planejador inteligente? É surpreendente. o argumento de Paley foi desviado do alvo por ataques a seus exemplos mal escolhidos e por discussões teológicas despropositadas.alega que a evolução. é claro. neste particular.4 Os sentimentos de Dawkins em relação a Paley são os de um conquistador em relação a um inimigo valoroso. na verdade o sucesso de sua operação depende delas. nem a ciência nem a filosofia explicaram como um sistema irredutivelmente complexo como um relógio poderia ser produzido sem um planejador. Paley apresenta-se em sua melhor forma quando escreve sobre sistemas mecânicos.5 . Mas exatamente em que ponto. como um relógio. constituído como 6 não pode funcionar sem válvulas. isso porque. variando do realmente impressionante ao apenas interessante e bastante tolo. relojoeiro. tentarei passar minha certeza de que. Quase nenhum de seus exemplos foi especificamente refutado com a demonstração de que as características poderiam ter surgido sem um planejador. mas também válvulas! Paley é medíocre... Os que o fazem. mas é err e totalmente errado. observa o seguinte: E evidente que o coração exige a intervenção de válvulas que. portanto. indicam a presença de um planejador. ele identifica uma função do sistema e diz ao leitor por que| coração requer várias partes não só uma bomba. Certamente Dawkins tem razão em considerar Paley derrotado: poucos filósofos ou cientistas a ele se referem. a tendência necessária da força será impulsio» nar o sangue aprisionado não só para a boca da artéria aonde deve ir. são sistemas de componentes interatuantes. quando qualquer una de suas cavidades se contrai. como Dawkins.. Mas muitos de seus detratores também são censuráveis por se recusarem a discutir seu argumento principal. Paley apresenta seu convincente ponto de vista com belas descrições da maquinaria dissecada da vida. Nem Darwin nem Dawkins. Paley indica exemplos biológicos que.| Nesse trecho. bancando os bobos para chegar a uma conclusão que lhes fosse mais aceitável. Como saberiami aves que seus ovos continham seus filhotes?6 O exemplo pode ser interessante. A função do relógio narcar as horas.. essas aves são dotadas de longas pernas para andar na água ou Migos bicos para tentear. neste caso. por que despencou ladeira abaixo com tanta rapidez? Porque se aolgou e começou a examinar os aspectos errados do relógio.. não é necessário para que o relógio funcione. é incapaz de nadar.7 | l No exemplo. . Paley pode ter pensado . 3s problemas começam quando ele abandona sistemas de componentes essariamente interatuantes para falar sobre arranjos que apenas se istam à sua ideia de como as coisas deviam ser. O wize poderia ajudar. O tipo dos grous deve viver e procurar seu alimento entre as águas. A razão da conclusão é exatamente a que ey sugeriu: a organização de componentes separados para realizar uma ição além da capacidade dos componentes isolados. Ele parece pedir encarecidamente que o ridicularizem quando csgb sobre o que chama de compensação: . mas é difícil. O primeiro indício de ïblemas aparece já no parágrafo inicial. Ele. ) pescoço curto e rígido do elefante é compensado pelo comprimento e lexibilidade de sua tromba. e não a observar qualquer aspecto de um sistema particu identificado. Seus componentes são as várias engrenagens. A fim de compensar essa eficiência.. o famoso primeiro agrafo de Paley sobre o relógio é absolutamente correio ninguém :aria que. de modo que eli uma caixa preta. muito cansado quando escreveu sobre. Além disso. com toda probabilidade.. Tentes e as outras peças listadas por Paley. ou ambas as coisas. identificar ui função exata. mas Io o componente é dispensável: uma tampa não é necessária para o . Não só o material exato que menciona não é necessário. omo não é palmípede. Paley estava... de imediato e com certeque ele havia sido planejado. se achasse um relógio. As coisas pioram ainda mais quando ele menciona a tampa de vidro 'relógio. muitas das partes componentes do sistet (residindo talvez no cérebro da ave) são desconhecidas. futando paley espeito de muitos de seus mal orientados exemplos. o bronze.B plenitude ou distensão que ela poderia sentir em uma determinada parte (J corpo.. Para sermos caridosos. desenvolvimento fetal: O olho não tem utilidade na ocasião em que é formado. E um instrume( óptico fabricado em uma masmorra. mas faz muito pouco para lonstrar o planejamento. devia ser preservada e cuidada. molas. Até agora. O problema é que naterial exato. com origem no crescimento e solidez do ovo dentro dela. provavelmente. não pode de modo algum informá-la de que estava prestes a produzir alguma cot que.O que deve induzir a ave fêmea a preparar o ninho antes de pôr o ovo?. ela é rica i compensar ser tão burra e assim por diante). Paley convida-nos tão-somente a admirar a sincronização um evento. seus fortes exemplos tomavam o planejamento inevitável e usou os nplos mais fracos como cobertura do bolo. Mas se ele sabia o que procurar em seu paradigma pânico.. concluiria. Isso é compensação.9 raciocínio desse tipo pode constituir uma rica fonte de material para Ias (ele é alto para contrabalançar o fato de ser tão feio.previu que seus futuros adversários refutariam seu argumento atacando -bertura. tudo bem. quando produzida. construído para refratar a luz parai) foco e aperfeiçoado para sua finalidade antes que um raio de luz a ele tea acesso. Ele está se preparando para o futuro. quando diz que as engrenagens 'relógio são feitas de bronze para impedir a ferrugem. mas um relógio pode funcionar com engrenagens tas de quase todos os materiais duros provavelmente até madeira ou to. mas. Nenhum outro argumento K apresentado. não metabolizam nem se reproduzem. . Em O relojoeiro cego. Em todo o livro. claro. Eiliott Sober. Fazendo uma analogia.! explicação continuaria. quando f publicada a Origem das espécies. o argumento de Paley tem sido transfo mado. Mas o que Hume fez foi criticar a lógica de se utilizar o ilanejamento aparente na natureza como evidência positiva da existência lê um Deus. "Como foi que Hume explicou a complexidade organ zada do mundo vivo?". A tampa do relógio é simplesmente uma conv" niência que foi acrescentada a um sistema irredutivelmente complexo. A consequência imediata.11 ber. Paley se afasta do aspecto do relógio um sistema d componentes interatuantes que o levou. explica l mais detalhes. un "explicação" darwiniana de um relógio com tampa começaria supondo-! que uma fábrica já estava fabricando relógios sem tampa! E. se a tese do planejamento é baseada em analogia. Pobre Paley. Em v» de enfrentar a complexidade real de um sistema (como a retina ou u relógio).. Richard Dawkins relembra u conversa ao jantar com "um conhecido ateu". E afirmam que a refutação dos exageros de Paley ( uma refutação de seu principal argumento.. Relógios são feitos de vidro e metal. de Darwin.. alguns defensores do darwinismo se satisfazem contando un história para explicar aspectos periféricos. "O que me diz de Hume? replicou o filósofo. explicando: uanto ao próprio Hume.10 filósofo moderno. um século antes de Darwin. Seus adversários modernos sentem-se justificados em sup pontos de partida imensamente complexos (como um relógio ou un retina). diz-se algumas vezes que o grande filósofo escoes. com vistas a mostrar que aperfeiçoamento um tampa seria. O motivo de falar em relógios é o de ajudar o leitor a compreender que o argumento sobre . da coní plexidade irredutível. O argumento de Paley sobre organismos sustenta-se por si mesmo. "Porqi. não respiram. O filósofo David Hume ar. perguntei. a selecioná-lc Como frequentemente acontece com todos nós. acabou com o argumento em favor do plalejamento. que devemos perguntar até que ponto relógios e organismos são semelhantes. E absurdo inferir que os organismos têm uma dada propriedade simplesmente porque os relógios a têm. porém. mesmo aqueles que sabem qujj não é bem assim. "Não explicou". da Universidade de Wisconsin. disse o filósofo. para começar. em seu livro Philosophy of Biology. O QUE NOS DIZ A CAIXA? 2 l 9 vkins continua. em um testa-de-ferro a ser derrubado. Por causa dessa imprudência.218 A CAIXA PRETA DE DARWIN funcionamento do relógio. ao longo desses anos. o raciocínio de Hume acredita. seu argumento teria sid muito melhorado se ele tivesse falado menos. não excretam. que tocou no assunto: Eu disse que não conseguia imaginar ser ateu antes de 1859. não vejo razão para que seja interpretada dessa maneira. eni parte do próprio sistema. pouco importando se relógios e organismos são semelhantes. o mesmo acontece com os argumentos contráril Os melhores foram formulados por Darwin e seus sucessores. é que o argumento favorável ao planejamento é um argumento de fraca analogia. se pensam que podem explicar um melhoramento simples (tal con a tampa do relógio ou a curvatura do olho). Um único momento de reflexão mostra que eles são muito dessemelhantes. ' Da mesma forma que o argumento em favor do planejamento inteligen circula há muito tempo. em seguida. Ele não ofereceu uma explicação alternativa ao planejamento jiológico complexo. mas algi são mais antigos que a teoria da evolução. nenhuma explicação é dada da complexidade real.. . mentou contra o planejamento no Dialogues Concerning N aturai Religi publicado em 1779. não concorda com Hume: Embora a crítica de Hume seja devastadora. ela precisaria de alguma explicação especial?"9 . porque o avião tem asas e o carro não m. incluindo as células que dão ritmo ao coração.organismos é convincente. na realidade.oisas vivas sendo planejadas. Abioquímic.13 lê critica o planejamento por ser um argumento indutivo. o argumento de Paley 220 A CAIXA PRETA DE DARWIN parece mais aceitável (pelo menos. dada uma escolha entre explicações conflitantes de planejameninteligente versus forças naturais não orientadas. Segundo o pensamento de Hume. Sober continua sua análise de Hume nos seguintes termos: Volto agora à segunda crítica de Hume ao argumento em favor do planeja mento. Essa linha de iriocínio. Uma conclusão de lejamento baseada em indução requereria que tivéssemos experiência . Sober rejeita o pensamento de Hume. diz Sober. destruída pelo progresso da ciência que descobri) a maquinaria da vida. moderna poderia. (Hume) alega que s queremos ter uma boa razão para pensar que os organismos em nosso mund são produto de planejamento inteligente. Muitos sistemas biológicos marcan o tempo. David Hume pensava que o argumento em favor do anejamento dependia de uma forte semelhança em detalhes acidentais ïtre organismos biológicos e outros objetos planejados. antes do aparecimento c Darwin). o sistema de coagulação irredutivelment complexo também exigiu um planejador. com toda probabilidade. fabricar um relógio. explícita ou (mais comum) implicita mente. . algo denomiïdo de inferência com base na melhor explicação.. o sistema que inia a puberdade. porque diz lie o argumento do planejamento inteligente é. sugiram que A é parecido com B em um subconjunto restrito & propriedades. a analogia entre un relógio e um organismo vivo poderia ser tomada muito forte. uma vez que dois objetos uaisquer não-idênticos terão mais pontos de diferença do que de semeiança. porque nunca se viu um porco voar. e as proteínas que dizem à célula quando ela deve se dividi Além disso. destruiria todas as analogias. Isso significa simpleslente que. A conclusão de Sober é excelente até onde se aplica. exigiu um planej ador inteligente para se produzida. mesmo qu o estrago no dente aconteça em materiais vivos. são conhecidos componentes bioquímicos que podem funcio nar como engrenagens e correntes flexíveis. por exemplo. é necessário que dedução se siga de propriedades compartilhadas: a máquina Rube Golt berg. seja causado por bactérias possa ser combatido por flúor etc. ou un se na dispositivo de marcação de tempo. e mecanismos de retroalimen tacão (que são necessários para regular o relógio) são comuns em bioqu mica. com certeza no futuro próximo. de complexidade irredutível. porém. Um exemplo idução é o argumento de que. então devemos ter examinad muitos outros mundos e observado planejadores inteligentes neles produ zindo organismos. Eventualmente. temos de procurar essa experiência em tos mundos. Analogias sã sempre articuladas de modo que.. Hume pensa que já que não observamos )lanejamento em nosso mundo. mesmo pêlos critérios de Hume. Uma máquina Rube Goldberg é seme lhante ao sistema de coagulação sanguínea no sentido em que ambos sã irredutivelmente complexos. que não é mais pertinente do que a primeira. ms. com toda probabilidade. Uma vez que não temos conhecimento de outros mundos. mesmo que apresentem muitas diferenças Para chegar a uma conclusão baseada em analogia. não poderíamos anparar um carro com um avião. Acrítica de Hume ao argumento em favor do planejamento. por conseguinte. A ferrugem é semelhante à cárie dentária no sentido em qu ambas começam em pequenos pontos e se espalham para fora. ao afirma que existe uma diferença fundamental entre sistemas mecânicos e sistema vivos está desatualizada. e assim por diante.12 m outras palavras. mas ele poderia t@ dito também que o argumento baseado em analogia continua válido e qu foi apenas distorcido e perdeu sua forma nas mãos de Hume. com materiais biológicos agora. não podem voar. A variação é gerada ao acaso. se ele por acaso colocari na janelinha uma letra que seja igual a uma da mensagem-alvo. Qual a probabilidade de que os discos exibam a mensagem methinksitisaweasel.. enganou-se tanto em sua [osofia quanto em sua ciência. Nós. Sober edita que o argumento de Hume é inválido porque. de modo que sequências diferentes de letras podem aparecer na janelinha. Mas imaginemos agora que um disco é travado. Somos. já houve dezenas de milhares de ferimentos nos quais novos sistemas bioquímicos foram reunidos e. no ituro.. E Sober. Portanto.. Explica ele 'aPhilosophy inBiology: O fato de o processo mutação-seleção ter duas partes..itudo. temos experiência na observação de planejamento inteligente l componentes da vida. Embora a objeção de Hume pudesse ter sido ida em seus dias. mais uma vez. Não baseia essa Biclusão em modelos publicados de geração gradual de sistemas bioquíicos irredutivelmente complexos e nem mesmo leva em conta a base olecular da vida. são girados ao acaso. Provavelmente. então. porque pensa que a evolução uwiniana fornece um mecanismo para a geração de vida.14 Essa analogia tem a intenção de mostrar como sistemas biológicos complexos poderiam ter sido produzidos. digamos. Uma delas é methinksitisaweasel. e não um argumento indutivo. aparentemente. Apro-| habilidade de que methinksitisaweasel apareça após todos os discos serem girados é de 12619. Em vez disso. uma inferênbaseada na melhor explicação possível.. rejeita o planejamento e adota o darwismo. que pensava que David Hume havia futado o argumento em favor do planejamento. estudaremos os argumentos modernos ais conhecidos contra o planejamento. No restante deste capítulo. mas i poderia ter ido mais longe. ao passo que a seleção entre variantes é não-aleatória. »r pensa que o planejamento inteligente é. que o cílio evoluiu | passo a passo. Os discos podem ser girado separadamente. i ANALOGIA DA TÁBUA DE OUIJA amigo filósofo de Richard Dawkins. mas. portanto. Sober não demonstra simpatia das alegações de planejamento inteligente. Quantas combinações diferentes de letras podem aparecer na janelinha? Há 26 possibilidades em cada disco e 19 discos no total. na realidade. baseado principal (e ironicamente) em uma analogia. muitos mais. tem razão até onde se aplica seu raciocínio.. Embora pense que Hume errou. aparecem as 26 letras do alfabeto. Na borda de cad disco. Abioquímica moderna planeja sistemas bioquímicos em uma base ineira. A analogia de Dawkins (ligeiramente diferente em ' . baseada nela. Eiliott Sober teve mais sucesso com ia filosofia. El é composto por uma série de discos postos lado a lado. então não temos experiência para fazer uma indução. a evolução darwiniana leva o prémio de inferência à -j melhor explicação. E Sober pensa que a analogia é tão convincente j que. convidados a concluir. Imagine mós um dispositivo que se parece com uma fechadura de combinação. e assim por diante. é vividament' destacado por Richard Dawkins em seu livro O relojoeiro cego. o que é realmente um número muito pequeno. e o processo se repete. A analogia é oferecida em lugar de provas concretas de que esses ou outros sistemas complexos poderiam ter evoluí-1 do à maneira darwiniana. não está a par dos progressos relevantes t ciência. por iseguinte. deverá haver muitos.. o argumento indutivo foi destruído pelo progresso da ncia. Os discos' restantes que não se ajustam ao alvo. baseados na analogia com os discos rotativos. . O fracasso dos argumentos de Hume exigiram que os críticos modernos ï planejamento apresentassem outros fundamentos lógicos para suas leias. após cinquenta repetições? A resposta é que podemos esperar que a mensagem apareça após um número surpreendentemente pequeno de gerações do processo. novamente. . que as etapas iniciais na visão poderiam ser produzidas gradualmente. sistemas que hoje se sabe constituírem a base da vida.. há 269: possíveis sequências diferentes. publicado sete anos antes do livro de Sober. embora . que uma visita a um boratório de bioquímica seria aconselhável. ele cria feito isso. j O problema seguinte é que os proponentes do argumento da imperfeiçaJ usam com frequência sua avaliação psicológica do planejador como provi . ontudo. que o plan poderia ser detectado mesmo não havendo informações sobre os motive dos planejadores. de alguma maneira. e tentássemos mdtuifkqinioaferscl. Ironicamente ira Sober e Dawkins. para variar. que são facilmente acebidos por um químico.15 O fato de que um listre filósofo ignore problemas lógicos simples. não é dirigida para na meta. estariaos servindo de adubo para as margaridas. Essa situação dificilmente parece '. que requer uma função para ser selecionada. e não com mydarlingmentine ou mebetarzanyoubejane? À medida que um disco gira. alguma coisa como mdtuifkqinioaferscl (as letras correias estão alternadas). depois de girar os discos durante algum tempo. Temos aqui. as se nossa vida dependesse de abrir uma fechadura que tem a combina10 methinksitisaweasel. E inteiramente possível que sociedades extraterrestres possa infectar outros planetas por razões muito diferentes daquelas que sugei mós. Mas então. com razão. A analogia O QUE NOS DIZ A CAIXA? 223 ma que isso constitui um melhoramento em comparação com uma série atória de letras e que. com tanta segurança quanto n adivinho que conduz uma tábua Ouija. aliás. professor de química da ewYorkUniversity. que podemos resumir m curtas palavras: se existe um agente inteligente.detalhes em seu livro. Os problemas fatais com a analogia não são difíceis de identificar. conseguimos metade das letras certas. ) caso desses sistemas. sobre o qual construir uma filosofia da biologia. apenas o reverso do ponto de vista de Diógenes: se algo não se lusta à nossa ideia de como devem ser as coisas. então isso é uma prova ïontra o planejamento. então ele seria capaz de criar vida que não tivesse defeito. não teríamos descendentes. O agente (Sober. 226 A CAIXA PRETA DE DARWIN A psicologia de sociedades extraterrestres não é melhor compreendida q a nossa. A evolução. em comparação com a versão de Sober). uma fechadura de combinação é um sistema pecificado. O que há de errado na analogia Dawkins-Sober? Tudo. Se nosso sucesso reprodutivo pendesse de abrir a fechadura. apenas. sugere. as discussões sobre planejamento inteligente. que planejou a vida na erra. se começássemos com uma série aleatória de letras.18 . Além de Sober. que ilustra muito bem por que. iem está decidindo que letras imobilizar. Mas que função existe em uma fechadura de combinação que está errada? Suponhamos que. nos ajudaria a abrir a fechadura. )r que terminamos com methinksitisaweasel. i Em seus trabalhos. e por quê? Em vez de uma lalogia com a seleção natural aluando sobre mutação aleatória. como fez também Daniel Dennett em Darwin's Dangerous Idea. Esse argumento parece ter grande apelo popular. neste caso) tem na mente a frase-alvo (a combinação ifechadura) e dirige o resultado nessa direção.r um alicerce seguro. nenhuma objeção é mais epetida do que o argumento baseado na imperfeição. de complexidade irredutível. Ela é apresentada como uma analogia da seleção natural. dizem-nos os proponentes da teoria. um exemplo do contrário: um agente teligente dirigindo a construção de um sistema irredutivelmente comexo. esses autores concluíram. Michael Ruse usou um exemplo semelhante em seu livro Darwïnism Defended. Eles Tam alfinetados com humor por Robert Shapiro. claramente falsa. a função não pode ser abordada gradualmente. empolgou a imaginação de alguns filósofos da biologia. o cenário awkins-Sober é. em seu livro Origins:A Skeptic's Guide to the Origin 'Life. na realidade. 19 Como sou bioquímico. contudo. fornece a resposta. Por conseguinte. retina. por mais que eles se pareçam com genes funcionais. Órgãos vestigiais desempenham um papel importante nesse argumento. as pernas minúsculas. a menos que esteja disposta a reconhecer que . o aspecto lembra alguma coisa que é efetivamente usada em . cita os "olhos rudimentares de animais de cavernas. Esse gene é. mas que. rodopsina ou refinai. refletindo com essa designação o fato de que. a evolução darwiniana produziu o olho. As amígdalas foram outrora consideradas inúteis.: contraste. A evolução. capa) de lidar com conceitos científicos abstratos.categórica de evolução não-dirigida. Um observada mais objetivo poderia concluir apenas que o olho do vertebrado não ffl projetado por uma pessoa que se deixou impressionar pelo argumento dj imperfeição. O fato de oferecer aq leitores um argumento baseado em psicologia. nenhum papel desempenha na produção da hemoglobina. o fato de Iflão termos ainda descoberto um uso para uma determinada estrutura não Xá que esse uso não exista. s i Para raciocínios como esse é que foi inventada a expressão non sequitur. por exemplo. de muito lagartos com características de serpentes. outtj sem esse ponto. perdeu sua função. desperdiçando milhões de bases de adn . portanto. parece ser algo que foi de fato usado em algum tempo. tem no genoma como resquícios da evolução. que persis.. mas parai Technology Review. traba lhando sobre mutações. e não em ciência nua e crui transmite a imagem oposta que tenciona passar sobre as forças relativas q planejamento inteligente em comparação com a evolução. Ken Miller fala de vários genes que produzem formas diferentes de hemoglobina em seres humanos: Serão os cinco genes desse complexo produtos superiores de planejamento. embora uma função importante na imunidade tenha sido . como prova de que ocorreu evolução.. e acostumado a seguir argu mentos difíceis. O polenúsl chegou a uma conclusão favorável ao darwinismo baseado exclusivament em sentimentos sobre a maneira como as coisas devem ser. outras espécies e..21 10 argumento não convence por três razões. esse gene. . Um planejador teria construído o olho dos vertebrados sem um ponti| cego. Seu público leitor é relativamente sofisticado. ou uma série de erros dos quais se aproveitou a evolução? O cacho em si. Há uma subcategoria de argumento. pode facilmente explicá-los como nada mais do que experimentos ( fracassados.i literatura científica não contém evidências de que a seleção natural. que requer uma resposta diferente. Esse raciocínio poderia ser transcntt| na forma de silogismo: j 1. Estranhamente. Em vez de diz» que uma estrutura útil contém defeitos que não deviam ter sido tolerada o autor menciona algum aspecto que aparentemente não tem uso algun O QUE NOS DIZ A CAIXA? 227 Não raro. possa produzir um olho com um ponto cego. do tipo nenhum-planejador-teria-fe to-isso-dessa-maneira. E conclui da seguinte maneira: ' A teoria do planejamento inteligente não pode explicar a presença de ! pseudogenes não-funcionais. O olho dos vertebrados tem um ponto cego. prefiro as versões moleculares desse argumento. em uma planta baixa cheia de coisas inúteis e de rabiscos. a extrapolação para outros agentes inteligentes é impossível Ken Miller não escreveu seu artigo para a Reader's Digest.. l 3. em um processo aleatório de duplicação de genes. que levam a conclusões sólidas. em . lente. na verdade não o Miller diz aos leitores que o pseudogene carece dos sinais apropriados para informar ao resto da maquinaria da célula que deve fabricar uma proteína com base no mesmo. l 2. em seguida. O biólogo evolucionista Douglas Futuyma. pálpebra. o planejador cometeu vários erros. Biólogos chamam essas regiões de "pseudogenes". Em primeiro lugar. quase idêntico aos outros cinco genes.. e vestígios de pélvis em pítons". inúteis. o gene da sexta (3-globina no cacho. ou mais especificamente. Pouco importa se estas são fi concretas dos pseudogenes da hemoglobina.te necessária às suas conclusões. e absoluta. E não pôde fazer isso pon informação não existe em parte alguma. E tanto o órgão fun como o vestigial precisam de explicação.erta para elas. costui nucleotídeos em uma corrente. A conclusão de que alguns aspectos da vida fott planejados pode ser tomada na ausência de prova sobre quando ocorreu ilanejamento. Em seu artigo. e tampouco indicou os artigos na literatura científíc poderíamos encontrar a informação. HA MUITO. voltar a inserir a pseudocópia no muito mais. Esse argumento aplica-se também em escala molecular: bs pseudogenes da hemoglobina e outros pseudogenes. de q progressão das estações demonstra planejamento inteligente. não faz parte da teoria do 'nejamento inteligente. elas poderiam ter sido oejadas um dia antes de sua chegada ali. e ela me dezena de boas cópias e uma cópia com umas duas grandes mancha erraria se usasse a cópia manchada como prova de que a fotocopie surgiu por acaso. por exemplo. ou datar dos primórdios dos apôs. lícita no argumento de Ken Miller sobre os pseudogenes. O argumento aqui é afirmação de Miller baseia-se apenas em suposições. Alguns usos potenciais que me acorrem tmente enquanto me encontro aqui à escrivaninha incluem ligar-se a genes 228 A CAIXA PRETA DE darwin ativos de hemoglobina durante a replicação do adn. Em ambos os casos. dezenas de proteínas sofisticadas são necessárias: separa fios de adn. que cita órgãos vestigiais como da evolução. talvez sejam utilizados para outras coisas pie ainda não sabemos quais são. o gato de bronze . Um museu de arte pode exibir uma estátua de um gato de bronze gadamente esculpida no Egito há milhares de anos até ela ser iminada por métodos de tecnologia avançada e se demonstrar que se trata uma falsificação moderna. que defendem com vêem ambas as ideias. que existe. Tanto quanto sabe. Cientil mente. embora não sejam Rsados para fabricar proteínas. Ela tem origem na confusão entre duas ideias separad a teoria de que a vida foi inteligentemente planejada e a teoria de que a é jovem. Miller nada nos disse sobre a maneira qualquer uma dessas funções poderia ter surgido em um processo ( niano gradual. Uma criança que olha para as faces esculpidas no monte shmore percebe de imediato que elas foram planejadas. MUITO TEMPO A terceira razão porque o argumento de Miller erra o ai vo é na verdade. mas talvez não ha ideia sobre sua história. l compreensível. explica como se desenvolveram uma pélvis e um olho concretos de a dar origem mais tarde a um órgão vestigial. Para começar. andaram ocupando as manchetes nas últimas déc O QUE NOS DIZ A CAIXA? 229 ide parte do público pensa que elas estão necessariamente ligadas. há a ideia de que o planejador deve criado a vida recentemente. Isso. Argumentos baseados em falhas percebidas ou em genes e 6ï vestigiais correm o mesmo perigo do argumento de Diógenes. Até para que uma pseudocópia de um gen fabricada. a fim de estabili orientar recombinações de eventos ligados ao adn. de planejame introduzo uma carta em uma fotocopiadora. Não quero passar por algue muito longe diss sabe tudo sobre planejamento ou evolução simplesmente. enfrentam o mesmo problema. Uma vez que grupos religiosos. porém. é inválido fazer suposições sobre as maneiras como as cc deveriam ser. Pessoas como Douglas Futuyma. e alinhar fato proteína relativos a genes ativos. não posso ignorar a prova. A pélvis da píton poderia estar fazendo alguma coisa til que ignoramos. colocar a maquinaria de cópia no lugar certo. a evolução nunca' cou" como eles surgiram. A segunda razão por que o argumento de Miller não convence mesmo que os pseudogenes não tivessem função. Futuyma. 22 O panda gigante vi com uma dieta de bambu. Afim de arrancar as folhas dos brotos de bamt o panda agarra-os na pata com uma protuberância óssea que sai do puis os cinco dedos normais também estão presentes. por que o cenário l panda de Gould é incompatível com a teoria do planejamento inteligent O polegar do panda constitui uma caixa preta. para serem ligados mais tarde. É possível que os sistemas jápresert os sistemas que fabricam proteínas para os músculos e fibras nervos! que constróem as proteínas e matriz dos ossos. A célula que continha os sistemas planejados seguida. que os polegares do panda "deveriam" ser dispost de maneira diferente. Ele supõe que o planejad agiria como ele o faria. por ora. não justificou as mudanças compor! mentais que seriam necessárias para tirar vantagem da mudança na estrutu óssea. qi essa história realmente aconteceu. Nos organismos modernos. que fazem com que célui se dividam por algum tempo e.lamente foi planejado por um agente inteligente. às vezes durante gerações. Esses fatos acidentais não significam emas bioquímicos iniciais não foram planejados. e não disse como os pandas comiam antes de adquirirem um poleg Gould nada fez além de inventar uma história. nenhum sistema de complexida irredutível fosse necessário na célula. Durante esse processo. mutação. A produção de alguns aperfeiçoamentos biológicos através de mutação seleção natural de evolução é inteiramente compatível com a teo do planejamento inteligente. chocar-se com rochas e sofrer os odos os caprichos da vida aqui na Terra. Miller. para planejamento. Mesmo neste caso. pseudogenes poderiam ocasionalmente surgir e um órgão tomar-se não-funcional. j á contendo todos os sistemas bioquímicos |dutivelmente complexos discutidos aqui. e por isso conclui que o polegar i animal em causa foi fruto de evolução. em seguida. Quando exami longe de ideias sem relação lógica . É possível que esses sistemas fossem inteiramente suficienf . em seguida. sói dos mesmos problemas que discutimos antes. Gould nunca usou a ciência para dar base à sua ide não demonstrou nem calculou que extensão mínima os ossos do cai] deveriam ter para ajudar o panda. acha que essas asserções são prov válidas de evolução. suspendam a divisão fosse suficientes.) os ainda que o planejador colocou nas células alguns outros iobre os quais não podemos fornecer prova suficiente. comer e ser comida. como a coagulação do sangue. ista do simples exame dos próprios sistemas. esteve presente. É inteiramente possível qc no planejamento do polegar do panda. (Podemos ptular que o planejamento de sistemas que deveriam ser usados mais |e. vê-se quei nada em si mesma ideia de planejamento inteligente é bem sólida. A conclusão de Gould. em vez disso. É de todo possível. Gould argumenta que ï planejador teria dado ao panda um verdadeiro polegar. que poderia movi se para ficar opostw à palma da mão. Talvez um cenário especulativo ilustre bem Wí argumento. que tenham sido planejados bilhões de anos e que chegaram ao presente através dos processos Unais de reprodução celular. Ele. deixadas em piloto automático para reproduzir-se. Suponhamos que há quase quatro bilhões de anos o planepr fabricou a primeira célula. Os sistemas bioquímicos de complexidade irredutível que discutimos ?te livro não tinham que ser produzidos recentemente. vamos ignorar essas questões e supor. imples podem levar um tempo surpreendentemente longo para )lverem. numerosos genes são desligados tempoI. Stephen Jay Gould. mas ainda não "ligar. respondendo facilmente ai argumento baseado na imperfeição. e muitos outros. Mas. da Universidade Harva: explorou muito a questão do "polegar" do panda. Uma das maneiras como uma ideia simples pode ser 230 A CAIXA PRETA DE DARWIN desviada de sua rota é pela fusão com uma ideia estranha. porém. As verrugas e lares que Miller considera provas da evolução podem ser simevidências de idade. genética de população e biogeografía não deverão tilizar o planejamento até que as ciências moleculares demonstrem que esse COduz algum efeito sobre esses níveis mais altos. deriva gênica (a disseminação de mutações "neutras". explosões nucleares. Da mesma forma. a de outra. A teoria pode coexistir de riforma pacífica com o polegar do panda. ventos. migrações.escultor. bem c a verificação de que o sistema não é um composto de vários siste separáveis. Qual será efeito do reconhecimento do planejamento inteligente sobre os diferentes anos da ciência? Biólogos que trabalham no nível celular ou acima podem mtinuar suas pesquisas sem dar muita atenção ao planejamento. movimento de geleiras. acontecer. Claro. não-seleti1x0 gênico (a incorporação em uma população de genes de uma ío separada). todos os componentes do sistema sejam conhecidos e seja demonstrado que íle se compõe de várias partes interatuantes.descoberta de planejamento amplia o número de fatores que terão de ser vados em conta pela ciência quando esta tentar explicar a vida. o desafio será det nar rigorosamente que sistemas foram planejados e quais podem ter sul por intervenção de outros mecanismos. Ao chegar a uma conclusão sobre como várias rochas vieram a fíetvma dada forma. efeitos de fundador (efeitos que talvez Í m ao número limitado de organismos que iniciam uma nova . A forma de uma rocha pode ter sido determinada principalmente ífoi um mecanismo e. anatomiacomparativa. como a seleção natural ou a transposição. e é possível também que a seleção natq tenha posteriormente aceito essa mudança. } Vivemos em um mundo complexo onde muitas coisas diferentes podem . exigirá a demonstração de que um sistema não redutivelmente complexo. impacto de asteróides ou a mão do |. A possibilidade de um impacto de meteoro não significa que os vulcões devam ser ignorados. Chegar a uma conclusão de houve planejamento requererá a identificação dos componentes de sistema molecular interatuante e dos papéis que desempenham. o geólogo pode considerar uma série inteira de fatores: jadiuvas. a teoria do planejamento i gente é nova na ciência moderna. ição (transferência de um gene entre espécies separadas por meios iais) e muito mais. seleção natural. ligação (ocorrência de dois genes no mesmo cromossopulso meiótico (seleção preferencial durante a produção de células ie uma das duas cópias de um gene herdado de um organismo parental). l QUE FARÁ A CIÊNCIA? '.ação vulcânica. porque ama do nível celular os organismos são caixas pretas e é difícil provar o lanejamento. O fato de que alguns sistemas bioquímicos possam Manejados por um agente inteligente não implica que qualquer um dos itores não seja atuante. A teoria do planejamento naj tem a dizer a respeito de um sistema bioquímico ou biológico. ou que não há muita especificidade entre componentes.flfetado o desenvolvimento da vida: ascendência comum. de modo que há uma série de perg que precisam ser respondidas e ainda resta muito trabalho pela frenti que interessa aos que trabalham no nível molecular. biólogos evolucionistas reconheceram que certo número de fatores pode ter . comum ou importante. quando algum evento fortuito pertury seu padrão normal de operação. a menos (| . atividades de musgos e liquens. por um mecanismo diferente. A fim de tirarmos conclusões sobre casos duvidosa . l. e a existência de escultores tampouco quer dizer que muitas itochas não sejam modeladas pelo intemperismo. a possibilidade de lanejamento deve levar os pesquisadores desses campos a hesitar antes de 232 A CAIXA PRETA DE DARWIN alegar que um determinado aspecto biológico foi produzido em grandf por outro mecanismo. modelos detalhados devem ser elaborados para justificar a afil de que um determinado mecanismo gerou um dado aspecto biológi Ao contrário da evolução darwiniana. tamanho de populações. os que trabalham nos campos da paleontoigia. B disso. Dessa maneira.para criar uma protuberância óssea. Chegar a um forte pressuposto de que não houve planejam! por outro lado. de outra maneira. claro e agudo grito: "pli mento!" Tão inequívoco e importante é o resultado que temos de co rá-lo uma das grandes realizações da história da ciência. A descobf compara às de Newton e Einstein. ou se teria de ser acrescentada perto de quando o sistema se tomasse operacio Uma vez que o cenário de planejamento mais simples presssupõe uma úe célula formada há bilhões de anos que já continha todas as in mações necessárias para produzir organismos descendentes. set por semana. Seria possível real trabalhos para determinar se a informação necessária a sistemas planeja poderia permanecer latente durante longos períodos de tempo. Exigiu que dezer milhares de pessoas dedicassem os melhores momentos de suas vk trabalho maçante de laboratório. A competição inteal criada pela descoberta do planejamento trará análises mais atentas latura científica e exigirá que afirmações sejam fundamentadas em s sólidos. Estudantes de pós-gradução. A teoria deflagrará abordagens experimentais e novas hipóque. As possibilidades precedentes são apenas perguntas óbvias que deriva de uma teoria de planejamento. micrografías eletrônicas tiradas. sequências comparadas. O resultado desse esforço cumulativo para investigar a célula p sar a vida no nível molecular é um alto. ou uma demonstração de pontos em que o desenvolvimentc sistema seria necessariamente descontínuo. Uma teoria rigorosa de sjamento inteligente será um instrumento útil para o progresso da . arrastando-se nos laboratórios até tarde da noite ir nos sábados.planejamento será necessário o exame experimental ou teórico de mod através dos quais um sistema poderia ter se desenvolvido de man contínua.ia em uma área que tem estado agonizante há décadas. seria adequa iniciar estudos para descobrir se as informações poderiam ser armazenai de outra maneira na célula por exemplo. Se o adn for insuficiente. professsores ignorando os filhos. não seriam tentadas. tentando calcular quanto adn s necessário para codificar as informações (levando-se em conta que grar parte delas poderia ser implícita). colegas de doutorado trabalhando 14 horas por dia. células cultivada truturas mapeadas. ou ainda que a radiação é emiti . e melh formuladas. parâmetros variados e cor instituídos. A teoria do planejamento inteligente pr O QUE NOS diz A CAIXA? 233 revigorar um campo da ciência que se tomou desinteressante devido a de soluções viáveis para problemas sem saída. como informações posiciona Outros trabalhos teriam como objetivo descobrir se sistemas compost maiores (contendo dois ou mais sistemas complexos irredutíveis) poderií ter se desenvolvido gradualmente ou se há irredutibilidades múltiplas. Sem dúvida. na esperança de arrancar um j de dinheiro de políticos preocupados com maiores colégios eleito atender são essas as pessoas que impulsionam a pesquisa científ conhecimento que hoje temos da vida no nível molecular foi constn partir de inumeráveis experimentos. nos quais proteínas eram purifíi genes clonados. becos sem saída foram explorados e novas surgiram. resultados passaram por redigiram-se notas críticas. Trabalhos foram publicados. enquanto dão os ret finais a pedidos de doações de verbas. serão feitas à medida que mais e mais cientistas se tomare curiosos sobre o planejamento. a bioquímica moderna desvendou os se da célula. com os tos desamarrados. Pás Darwin. Foi um progresso obtido a duras penas. mais perguntas. outros estu poderiam submeter a teste esse cenário. A observação de que houve planejamento inteligente da vid importante quanto a observação de que a Terra gira em torno do Sol ( doenças são causadas por bactérias. FILOSOFIA E RELIGIÃO O DILEMA Nas últimas quatro décadas. A pesquisa futura poderá tomar várias direções. Lavoisier e Schrõdinger. CIÊNCIA. mesmo que o dinheiro possa prestar melhor serviço à.O QUE NOS DIZ A CAIXA? 235 quanta. Todas essas várias razões interagem de formas complexas. A outra depende de relações históricas e filosóficas peculiares à ciência. O oficial pode lançar suas tropas em combate. O diretor da faculdade poderá. mesmo que fosse mais prudente deixar que a força aérea atacasse primeiro o inimigo. elas entram em conflito. enquanto um lado do elefante é etiquetado como planejamento inteligente. porque defender o país constitui um objetivo louvável. Seria de se esperar que a magnitude da vitória. músicos compõem hinos. mas. Muitos treinadores de futebol rezam com seus jogadores antes das partidas. A ciência é uma atividade nobre capaz de gerar uma feroz lealdade. muitas admitem explicitamente o óbvio. o Exército e o Congresso norte-americanos têm capelães. nem houve qualquer outro tipo de comemoração. Quando isso acontece. talvez dedique todos os seus esforços a fortalecer o estabelecimento. A primeira é um problema que aflige a muitos de nós simples chauvinismo. Origins: A Skeptic's Guide to the Creation of Life on Earth.» Tem por finalidade explicar o mundo físico o que é um trabalho muito| sério. de modo que o exército seja creditado pelai vitória. Um leigo poderia fazer a pergunta óbvia: e daí? A ideia de que um ser como Deus existe não é impopular longe disso. por exemplo. os pés se arrastam. educação em outros lugares. Pesquisas de opinião demonstram que mais de 90% dos norte-americanos acreditam em Deus. Um bom exemplo de chauvinismo disciplinar pode ser encontrado no excelente livro de Robert Shapiro. a maioria do povo acredita? Há várias razões. as pessoas se mostram um pouco mais relaxadas. por que a ciência deveria achar difícil aceitar a teoria que dá respaldo àquilo em que. em seguida. artistas pintam quadros de eventos religiosos. lealdade a uma determinada instituição ocasiona conflito de interesses com a finalidade a que ela serve. Esse triunfo da ciência deveria ter arrancado gritos de "Eureka!" de dez mil gargantas. olham de forma fixa para o chão. Com toda essa manifestação pública. lealdade Pessoas que dedicam a vida a um trabalho nobre tornam-se. porque educar é um serviço nobre. de qualquer modo. Quando o assunto aflora em público. As vezes. constrangido. Homens como Martin Luther King são reverenciados nos Estados Unidos porque se acredita que seus atos tiveram como inspiração a crença em Deus. Por que a comunidade científica não aceita entusiasticamente a notável descoberta? Por que a observação de que houve planejamento só é tocada com luvas de pelica intelectuais? O dilema é que. justificado um dia de folga. às vezes. não raro. Não obstante. Hospitais e aeroportos possuem capelas. Embora na maior parte do tempo essas disciplinas não se cruzem. alguns indivíduos dedicados colocam sua disciplina à frente do objetivo a que ela deveria servir. Políticos o invocam com grande regularidade (com maior frequência em época de eleição). Um oficial de carreira do exército trabalhará para melhorar sua arma. ferozmente leais a ele. Em particular. e que cerca da metade comparece regularmente a ofícios religiosos. envolve a complexidade pura da célula. talvez. talvez. convencer os deputados de seu estado no Congresso a obter verbas federais para um novo prédio no campus. sacodem a cabeça e deixam o assunto morrer. o outro poderia ser rotulado como Deus. conduzido a muitas palmadinhas nas costas e a outros gestos de congratulações entre colegas e. organizações empresariais se reúnem para orar. Mas nenhuma garrafa foi aberta. obtida a um custo tão grande em esforço sustentado no curso de décadas. fizesse rolhas de champanha espocar em laboratórios em todo o mundo. mas vamos tentar destrinchá-las. Depois de fazer uma crítica muito clara e . Em vez disso. a respiração toma-se um pouco mais difícil. outras disciplinas académicas (principalmente filosofia e teologia) também estão no campo da explicação de aspectos do mundo. um silêncio curioso. contudo. Um diretor de faculdade. Para um participante da pesquisa. Desde o dia em que a teoria da evolução foi proposta. felizmente. mas à ciência: Talvez ainda chegue o dia em que todos os experimentos químicos razoáveis. Talvez a origem da vida não tenha sido simples| mente o resultado de reações químicas espontâneas. Alealdade a uma instituição é louvável. eu entre eles. l a origem da vida foi um evento histórico nada igual. a conclusão de que houve planejamento pode ser muito inquieI tante. podemos ter explorado o universo ' e não encontrado em lugar nenhum sinal de vida. tentariam : esmiuçar as explicações científicas menos prováveis. Ele pode se consolar com a certeza de que nunca haverá uma ocasião em que todos os experimentos terão "fracassado inequivocamente". embora. cerca de um ano após o lançamento do fecundo livro de Darwin. mas biólogo medíocre encerrou seu discurso dizendo: "Eu gostaria de saber: É por parte do avô ou da avó que Huxiey afirma ser descendente de um macaco?" Huxiey murmurou alguma coisa como "O Senhor entregou-o em minhas mãos". uma i explicação basicamente diferente é o que se deve procurar. contudo. mas a pura lealdade não constitui um argumento. | contudo. Além disso. a publicidade sempre focaliza o conflito. na esperança de escolher uma que fosse mais provável que o restante. E o tempo em que O QUE NOS DIZ A CAIXA? 237 g o universo terá sido inteiramente explorado ainda está.' : Shapiro prossegue corajosamente e diz que. voltar-se para a religião. Afinal de contas. alguns cientistas talvez resolvam. novas evidências geológicas talvez indiquem o aparecimento súbito da vida na Terra. ou de um processo que a j ela conduza. Ao fim da exposição. neste exato momento. como Shapiro tem | esperança de que tenha acontecido. Nesse caso. sua importância intelectual seja nula para a questão do planejamento inteligente. quem sabe. lição DA HISTÓRIA Encontramos na história a segunda razão da relutância da ciência em lidar com o elefante. temos que tomar cuida' do para não permitir que a antipatia por uma teoria nos predisponha contra a interpretação imparcial dos dados. Outros. campo este em que a ciência pode continuar j tentando até obter sucesso. as coisas não parecem assim tão desesperadoras. o efeito do chauvinismo científico sobre teorias do desenvolvimento da vida é um importante dado sociológico a ' levar em contra. mas preferia descender de símios do que ser um homem dotado do dom da razão e vê-la usad" como o bispo a usara naquele dia. Não obstante. da mesma forma como nunca haverá um tempo em que a existência do monstro de Loch Ness será descartada por completo. Pensar que o conhecimento dos mecanismos usados para produzir | vida estará para sempre fora de seu alcance é reconhecidamente muito frustrante para numerosos cientistas. Em conjunto. muito | longe. por exemplo. l Ora. e prosseguiu dando à plateia e ao público uma erudita lição de biologia.profundamente devastadora dos estudos científicos sobre a origem da vida. para descobrir a origem provável da vida tenham fracassado inequívocamente. Está documentado que o bispo bom teólogo. O tom da discussão provavelmente foi estabelecido de forma definitiva quando o bispo anglicano Samuel Wilberforce debateu com Thomas Henry Huxiey. em última análise. o que contradiz grande parte do que afirmara até então. em busca de uma | resposta. alguns cientistas entraram em choque com teólogos sobre ela. à | busca da cura do câncer. um indivíduo imparcial poderia pensar que. declarou que não sabia se era através do avô ou da avó que tinha parentesco com um símio. Por último. cientista e ardoroso defensor do evolucionismo. Mulheres desmaiaram. se nenhuma das hipó| teses científicas mais prováveis se confirmou. Shapiro proclama sua inabalável lealdade não ao objetivo de "explicar o mundo físico". então. cientistas aplau diram e repórteres saíram correndo para redigir a manchete: "Guerra entr . Embora muitos desses teólogos e cientistas pensassem que a evolução darwiniana poderia ser conciliada sem grandes dificuldades com as crenças básicas da maioria das religiões. sua. O processo Scopes e o debate HuxIey-Wilberforce aconteceram há muito tempo. diziam. a Scientific American pediu a um divulgador científico. Em 1925 John Scopes. William JenningS! Bryan. Mims seria contratado como colaborador permanente. Os fatores sociológicos e políticos envolvidos na situação são muito complexos uma mistura poderosa de tópicos potencialmente polémicos. como liberdade religiosa. Nas últimas décadas. Esses conflitos repercutem até hoje. O acontecimento que definiu a maneira como o público via a relaç» entre ciência e teologia nos Estados Unidos foi o processo Scopes. bem. Mims foi perguntado se acreditava na evolução. Sem dúvida. apresentou-se voluntariamente para ser prestí| por violar uma lei estadual. A revista desistiu de contratá-lo. que proibia o ensino da evolução. acreditam que a Terra é relativamente jovem (da ordem de cerca de dez mil anos) tentaram conseguir que esse ponto de vista fosse ensinado nas escolas públicas. que escrevesse vários artigos para a coluna "Cientista Amador". Fatos mais recentes. O acordo foi que. por razões religiosas. muito naturalmente. construção de observatórios solares portáteis e fabricação de sismômetros caseiros para registrar movimentos telúricos projetos divertidos para pessoas que têm a ciência como hobby. numerosos cientistas. Os ânimos se acirraram em ambos os lados e surgiu uma grande má vontade recíproca. Embora a equipe de advogados de Scopes tenha perdido a causa. porém. Ele respondeu que. cenas deinherit the Wind (o filme vagamente baseado no processo Scopes) e notícias de jornal sobre batalhas entre criacionistas e seus inimigos políticos passaram pela mente dos editores da revista. Mato importante. mas. da revista. Pequenos conflitos tão comentados como o caso Mims embora nada tivessem diretamente a ver com as questões intelectuais autênticas de como veio a surgir a vida na Terra jogam lenha nas fogueiras da história do conflito entre ciência e religião. e do três vezes derrotado candidato presidencial. se editores e leitores gostassem dos artigos. como promotor. Uma instituição denominada Centro Nacional de Educação em Ciência. embora Mims fosse bem qualificado e não tivesse plano algum de escrever sobre evolução. foi o fato de que a publicidade criou um clima de antagonismo entre religião e ciência. Quando esses grupos apresentaram provas físicas que. controle da educação pelo governo e direitos estaduais versus direitos federais e tornados ainda mais emocionais porque a briga envolve crianças. e convencem muitas pessoas que temos de pertencer a uma facção ou à outra. . Uma vez que a idade da Terra pode ser inferida por medições físicas. professor de biologia de escola secundária na minúscui cidade de Dayton. não. Os fatos históricos em tomo dos quais cientistas se chocaram com grupos . justificavam sua tese de uma Terra jovem.. têm mantido o conflito em fogo brando. até então ignorada. no entanto. os cientistas as desprezaram como incompetentes e tendenciosas.a ciência e a teologia". Em 1990. Forrest Mims.. garantiu o verdadeiro circo montado pela mídia. direitos dos pais. acreditava mesmo era na explicação bíblica da criação. Parte dessa má vontade foi institucionalizada. A participação do renomado advogado Clarence Darrow na defesa. Tennessee. condenação foi tomada sem efeito devido a um pormenor técnico.. Os artigos experimentais tiveram excelente repercussão. por exemplo. acharam que os grupos religiosos haviam invadido sua área de especialização e pediram-lhes evidências. A"Cientista Amador" trata de tópicos tais como medição do comprimento de raios de tempestade. foi criada há doze anos ocasião em que vários estados dos eua estavam promulgando leis favoráveis ao criacionismo para combater os criacionistas sempre que eles tentassem influenciar a política que regia as escolas públicas. grupos que. quando veio a Nova York para a entrevista final. AScientificAmerican tinha receio de que o simples fato de contar com um criacionista entre seus redatores pudesse prejudicar sua reputação entre os cientistas. 2 ? Vamos reformular a regra de Dickerson da seguinte maneira: a ciência deve utilizar apenas causas naturais e explicar alguma coisa referindo-se apenas à lei natural. Ao contrário de argumentos históricos e chauvinistas. é um jogo. como. deveriam estar. São várias as questões filosóficas. E é um jogo com uma regra definitiva e definidora: Regra n31: vejamos até que ponto e em que medida podemos explicaro comportamento do universo físico e material em termos de causas puramente físicas e materiais. Há alguns anos. A regra Richard Dickerson é um bioquímico ilustre. Não estou alimentando ingenuamente a esperança de que as descobertas da bioquímica possam estar livres das sombras da história. e não apenas emocional. não o tornaria campeão de xadrez. ': Aciência operacional não toma posição sobre a existência ou inexistência do sobrenatural. os argumentos filosóficos que procuram evitar a conclusão de planejamento inteligente são substanciais. Em seu ensaio. porque as regras do jogo não foram seguidas. e suas contribuições não foram as mais famosas. sem que se permita qualquer confraternização. porém. portanto. cristãos evangélicos). apenas a indivíduos que já aceitavam suas ideias estava. Vejamos algumas delas. Mas evita fazer isso. As opiniões publicadas de Dickerson captam muito bem a maneira como numerosos cientistas encaram o mundo da religião. Dickerson não diz que a prova científica demonstra que o sobrenatural nunca afetou a natureza (aos preocupados . eles afetam as questões no nível intelectual. Ele e sua situação profissional são tipos humano e profissional que milhares de estudantes de graduação têm em mente enquanto trabalham dia e noite em laboratórios. membro eleito de uma instituição de elite. a Academia Nacional de Ciências. requer apenas que esse fato não seja utilizado em expli-. o ensaio de Dickerson constitui um ponto de partida útil para analisar a maneira como a teoria do planejamento inteligente se ajusta à ciência: A ciência. sem invocar o sobrenatural. Ele e seus auxiliares de laboratório deram valiosas contribuições à nossa compreensão da estrutura das moléculas da vida. de muitas maneiras.! cações científicas. Invocar milagres com uma finalidade especial. é seguro concluir que Dickerson não dirigia suas observações.3 A reformulação toma explícito o que é fortemente sugerido pela expressão "vejamos até que ponto". a fim de cruzar a linha de chegada à frente de um colega mais veloz. remover fisicamente do tabuleiro o rei de adversário e quebrá-lo no meio de um torneio. Esse fato. Um corredor pode sentir a tentação de tomar um atalho em diagonal em um» pista oval. mas. também. mas ele é. De-? vido à sua consonância com o que a maioria dos cientistas pensa da ciência. especializado em estudos de cristalografia de raio x de proteínas e do adn. constitui uma forma de "cola" intelectual. trabalho este publicado naJournal of Molecular Evolution (revista científica secular) e na Perspectives on Science and Christian Faith (revista publicada pela American Scientifíc Affiliation. Levam algumas pessoas bem intencionadas a pensar que uma zona desmilitarizada deve ser estabelecida entre os dois campos. na verdade. sem nenhuma dificuldade. Dickerson escreveu um curto ensaio resumindo suas opiniões sobre ciência em comparação com religião. Tal como o chauvinismo científico. o paradigma do cientista dedicado. na maior extensão possível. Ele não é o cientista mais notável dos Estados Unidos.religiosos são autênticos e provocam verdadeiras reaçôes emocionais. porém. fazendo um esforço honesto para apresentar o que considerava opiniões razoáveis e convincentes a indivíduos que tinham ideias divergentes. Um jogador de xadrezj pode. a importância de choques históricos para a compreensão científica profunda do desenvolvimento da vida é quase nula. sonhando com o dia em que também serão membros respeitados da comunidade científica.: explicação. porque essa ação não constituiria uma "vitória* de acordo com as regras do esporte. Desse modo. fundamentalmente. uma instituição de cientistas que são. vamos perguntar: De que maneira a regra de Dickersoï ajuda em alguma coisa? Por acaso ela diz quais questões estão além dl competência da ciência? Fornece-nos diretrizes para separar a ciência ai pseudociência? Oferece uma definição do que é ciência? A resposta a toda . Duvido que Darwin. mas como u esforço vigoroso para fazer afirmações verdadeiras sobre o mundo físico. Ao contrário. e faz questão de deixar claro em palestras que a crença na evolução é inteiramente compatível com suas opiniões religiosas. a ciência não deve utilizá-lo. que a financiam com várias dezenas de bilhões de dólares todos os anos. quais são as regras Focalizemos a segunda pergunta. em princípio.) E importante notar que o argumento de Dickerson não é em si científico não foi descoberto por experimento de laboratório. é um jogo". é filosofia. É claro que Dickerson tem outra coisa em mente. e alguns deles (como Galileu) pagaram um preço pelo que descobriram. E a ciência. O próprio Richard Dickerson provavelmente logi retiraria a afirmação se tivesse que defendê-la diante de uma platéi descrente. Ninguém sustentaria por muito tempo essa posição s questionado sobre ela. é. É relevante para nossa análise desse argumento dizer que Dickerson é membro da American Scientific Affiliation. A maioria das pessoas ficaria surpresa em saber que "ciência. cujo argumento baseado na imperfeição analisamos no último capítulo. pensam que estão gastando seu dinheiro para descobrir curas e tratamentos para o câncer. Talvez queir dizer que a ciência. Amaioria. de modo que ele acredita em Deus. e coisas seme lhantes). claro que não. No caso de es242 A CAIXA PRETA DE DARWIN tudantes. católico romano. Eles. Aimplicação clara é que não deve ser invocado. provavelmente a consideraria não como um jogo. Ken Miller. Pode ser uma boa filosofia. fundamentalmente. Nem acharemos quaisque outras regras gerais prescrevendo como a ciência deve ser praticada (com exceção de regras de segurança. Em vez disso. Concordo com ele nesse ponto. e não participar de um jogo sem interesse para a vida real. A afirmação de que a ciência é um jogo não resiste até mesmo a um' análise superficial. a aids e doenças cardíacas. mas com uma nobre busca da verdade. ficariam surpresos. é uma atividade pautada por regras Outras atividades sérias. Onde foi que ele a descobriu? Consta de algum livro? E encontrada nos estatutos de sociedades científicas? Não. querem que a ciência seja capaz de curá-los. mas acha que não constitui boa ciência oferecer o sobrenatural como explicação de um evento natural. Ele não tem razão apriori para pensar que nada existe além da natureza. Dickerson menciona apenas ums regra. Cidadãos preocupados com doenças que têm. não há razão para pensar que os 90% da população em geral que nele acreditam sejam muito diferentes no caso de cientistas. Vamos examiná-la mais atentamente. Não obstante. Por certo os contribuintes. irrelevante para a questão científica de se verificar a autenticidade da evolução darwiniana de sistemas bioquímicos. aconselhamos que a substituam por "uma inteligência superior").com a definição de sobrenatural. ou que talvez venham a afetá-los na velhice. ele argumenta que. contudo. (Aliás. com toda probabilidade. como eu. seja verdadeiro ou não. também? Se assim for. Newton ou Einstein tenham pensado em ciência nesses termos. de contribuintes comuns a cientist eminentes.4 A compatibilidade ou a falta dela é. ou talvez não. Os gigantes da ciência foram motivados pela ânsia de conhecer o mundo real. a que exclui o sobrenatural. Podemos examinar todos os livros usados para ensino de ciências em todas as principais universidades dos Estados Unidos e não encontraremos a "regra definitiva e definidora". como processos criminais e campanhas políticas: são assim pautadas. os livros didáticos não a apresentam como um jogo. exortações à honestidade. como os jogos. cientistas que acreditam em Deus ou numa realidade além da natureza são muito mais comuns do que a mídia nos leva a crer e. portanto. não resulta da mistura de elementos químicos em um tubo de ensaio e não constitui uma hipótese acessível a teste. essas perguntas é não. parte da sabedoria que desejam passar à geração profissional mais jovem. compreensível e regido por leis. enquanto invocarem apenas forças materiais. respectivamente. Trata-se de um medo razoável? Ninguém pode prever o comportamento de seres humanos. um laureado Nobel publicou ua artigo em uma prestigiosa revista científica. é claro. Por trás da regra de Dickerson. lembramo-nos do próprio Isaac Newton. Registros fósseis mostram que. A hipótese da participação de meteo na extinção dos dinossauros foi avaliada na base de prova física relativ. caus asma ou que dão origem a tornados. E improvável que oJournal ofBiological Chemistry inicie uma nova seção sobre o controle espiritual da atividade enzimática. talvez. Madre Teresa) em termos de estratégias reprodutivij evolucionistas. . fatos históricos excepcionais têm de ser utilizados para explicar um efeito. não haveria maneira de deter a tendência seria invocado com frequência para explicar numerosas coisas que. câmera. sem problemas. Contudo. raramente encontrado na Terra. que o medo de que o sobrenatural apareça de repente em todos os lugares na ciência é muito exagerado. ação". a regra de Dickerson parece mais um aforismo profissional tal como "o freguês sempre tem razão". A regra nãonJ permite concluir de antemão se aplicar ventosas a doentes ou sangrá-tg para abaixar a febre são métodos que funcionarão. mas abundante em meteoros. A preocupação é que se o sobrenatural fosse admitido como explicação.5 Essa "ciência" não viola a regra de Dickerson. cujas tradições religiosas incluíam um Deus racional. na realidade. Mais perto da ciência moderna. Historiadores da ciência enfatizariam que ela nasceu em uma cultura religiosa a Europa na Idade Média . São as regras pelas quais os antigos profissionais viveram. Tampouco 244 A CAIXA PRETA DE DARWIN alguém disse que a poeira de meteoritos minúsculos. sugerindo que Deus intervinha ocasionalmente para estabilizar o sistema solar. Alguma prova indireta apoia essa hipótese níveis do elemento irídio. Se minha aluna de pós-graduação entrasse em meu gabinete e disesse que o anjo da morte acabou com sua cultura bacteriana. e feiticeiros tentando expulsar espíritos demoníacos de doentes. Parece-me. aquilo que pensam que funciona e que resume. Ninguém disse que meteoros abriram o Grand Canyon ou foram responsáveis pela extinção dos cavalos na América do Norte. Uma das teorias formuladas para explicar esse fato é que um grande meteoro se chocou com a Terra. Às vezes. em curtas palavras. digamos. interrompendo assim a cadeia alimentar.6 Ciência e religião esperam que o mundo quase sempre gire de acordo com a lei imutável da gravidade. "luz. H O QUE NOS DIZ A CAIXA? 243 Na verdade. são elevados em rochas daquele período. A hipótese foi aceita por muitos cientistas. Há alguns anos. A ciência aprendeu no último meio século que o universo funciona com grande regularidade na maioria das vezes. eu não teria nenhuma inclinação a acreditar nela. a frenoM gia. levantando nuvens de poeira na atmosfera e. Assim. por mais vagaq esquivas que estas sejam. as "ciências" da história e da mente. todos os dinossauros se extinguiram dentro de um período geologicamente curto. parece que muit)| coisas poderiam reivindicar o título de "ciência" nos termos da regra |B Dickerson. invisíveis. há cerca de sessenta milhões de anos. Aregraem cauiJ não nos fornece orientação sobre a legitimidade do marxismo e do freudi) mo. uma desacreditada ciência do século xix (a pretensão de identifíclJ inteligência e caráter de pessoas pela forma de seu crânio). fazendo com que muitas plantas morressem. e que leis simples e comportamento previsível explicam a maioria dos fenómenos naturais. porém. A reg(| "definitiva e definidora" de Dickerson toleraria. Há. têm explicação natural. que construiu um universo racional. exceções. O artigo analisava a racional! dade de pessoas que renunciam a ter filhos a fim de ajudar ao próximj (como. vemos vagas imagens de vikings atribuindo o trovão e o raio à obra dos deuses. não houve uma corrida para apontar os meteoros como causa de todos os tipos de eventos. eles assumiram um compromisso filosófico a priori com a ciência. a maioria dos cientistas acreditava que o universo era infinito em idade e tamanho. os antigos judeus sequer tentaram aduzir provas do caráter finito : do universo. em todos os casos em que a ciência tenta e plicar um evento histórico excepcional. E tampouco isso pode ser feito com ancestrais comuns e tintos. Conforme notado no Capítulo 9. Há apenas setenta anos. jamais poderá estudar o cometa que supostamen chocou-se com a terra há milhões de anos. a realiz cão de testes cuidadosos. Essa opinião foi sustentada por alguns filósofos gregos na Antiguidade. Sendo poucos os cientistas em )?eu meio.um dado evento histórico. Pode. judaísmo e cristianismo acreditavam que o universo . simplesmente não querem que exista qualquer outra coisa além da natureza. porém. continua sua marcha. Há todas as razões para se esperar que a pró seja avaliada na base do caso a caso. a replicabilidade todas essas condições se viram bem à ciência. por definição. A ciência pode ser capaz de estud o movimento de cometas que atualmente aparecem nos céus e submet a teste as leis da mecânica newtoniana que descrevem o movimento do cometas. Muitas pessoas. tal como os criacionistas da vertente da Terra jovem. Analogamente. se meteoros forem utilizados pi explicar outros eventos históricos. embora por certo não fosse essa a sua intenção. adisse que só através da fé se poderia saber que o universo tivera um começo. ele deu uma recei para a timidez. sem falar naqueles que pensavam que nada havia além da natureza. Einstein Descobriu que sua teoria geral da relatividade previa um universo instável . De forma análoga. Ela. Não querem que um ser sobrenatural afeie a natureza. observ os efeitos duradouros dele na Terra moderna. Em princípios deste século. porém. pot observar os efeitos que um planejador produziu sobre a vida. Tenta restringir a ciência ao máximo da mesma cois recusando-se a considerar uma explicação basicamente diferente. Na Idade Média. A comunidade científica não é tão frágil que seu sadio ceticismo! transforme em ingenuidade. Outra preocupação que talvez esteja por trás do ensaio de Dickersc diz respeito ao "método científico". L? tempo. Mas de que modo um planejador inteligente põe ser submetido a teste? Poderá ele ser posto em um tubo de ensaio? Na claro que não. por mais curta ou construtiva que essa intervenção tenha sido. A origem do universo e o aparecimento da vida s os alicerces físicos que resultaram em um mundo cheio de ageni conscientes. Aformulação de hipóteses. e também por variados grupos religiosos. inclusive importantes e renomados cientistas. testes cuidadosos e replicabi dade são. essa disposição dá origem a um comportamento muito estranho. Ten colocar a realidade em uma caixa elegante. O QUE NOS DIZ A CAIXA? 245 CAÇA-FANTASMAS A quarta e mais poderosa razão da relutância da ciência em aceitar uma teoria de planejamento inteligente baseia-se também em considerações filosóficas. impossíveis. Em outras palavras. mas o universo se recusa receber esse tratamento.fora criado no tempo e que não era eterno. O problema é que. Não há razão a priori para pensar que esses eventos básic devam ser explicados da mesma maneira que outros eventos físicos. a prova é esmagado no caso de alguns sistemas bioquímicos. hipóteses de envolvimento de um agente inteligente aparecimento da vida ou em outros eventos históricos têm de ser avaliac na base caso a caso. Em contraste. A observação final que desejo fazer sobre o argumento de Dickerson que. aonde qu que ela leve. que restringe os tipos de explicações que aceitariam sobre o mundo físico. ciência não é um jogo e cientistas devem seguir a prova física. no entanto. Se v cientista postula a participação de inteligência em algum outro evei histórico. e indetectável em outros. são Tomás de Aquino. As vezes. o famoso teólogo. sem restrições artificiais. caberá a ele o ónus de coonestar sua afirmação em prova obs vável. t que se expandiria e se contrairia, mas que nunca permaneceria esItacionário. Einstein sentiu repulsa por tal universo e, no que mais tarde |reconheceu ter sido o maior erro de sua carreira, inseriu um "fator de I" nas equações, apenas para fazer com que elas previsssem um estacionário, eterno. ) pais e professores sempre dizem, alunos que "colam" nunca saem ï. Pouco tempo depois, o astrónomo Edwin Hubble observou que s os quadrantes para onde apontava seu telescópio, as estrelas l afastar-se da Terra. (Ele não pôde ver concretamente as estrelas se n. Em vez disso, inferiu seu movimento de um fenómeno chamado )oppler", de acordo com o qual estrelas que se afastam do obserlitem luz de um comprimento de onda ligeiramente mais longo iais rápidas se movem, maior a mudança no comprimento de onda.) »mais, a velocidade com que elas se afastavam era proporcional à i delas da Terra. Essa era a primeira prova baseada em observação is equações não-manipuladas de Einstein eram correias em sua relativa à expansão do universo. E não foi preciso um cientista especializado em foguetes (embora houvesse muitos à disposição) para inverter mentalmente o universo em expansão e concluir que, em algum tempo no passado, toda a matéria do universo seria concentrada em um espaço muito reduzido. Este foi o início da hipótese do Big Bang. Para muitos, a ideia do Big Bang estava carregada de conotações de evento sobrenatural a criação, os primórdios do universo. O ilustre físico A.S. Eddington falou provavelmente por muitos ao manifestar profünd repugnância por tal ideia: Filosoficamente, acho repugnante a ideia de um começo brusco para a atua ordem da Natureza, como acho que deve ser para a maioria; e mesmo os qu receberiam bem a prova da intervenção de um Criador pensarão que um único evento deflagrador, em alguma época remota, não é realmente o tipo de relação entre Deus e seu mundo que traz satisfação à mente.7 Não obstante, a despeito de suas implicações religiosas, o Big Bang era uma teoria científica que derivava naturalmente de dados de observação, e não de escrituras sagradas ou visões transcendentais. A maioria dos físicos adotou a teoria do Big Bang e organizou seus programas de pesquisa de acordo com ela. Alguns, como Einstein antes deles, não gostaram das implicações extracientíficas da teoria e esforçaram-se para elaborar alter nativas. Em meados deste século, o astrónomo Fred Hoyle defendeu outra teorii do universo, denominada teoria do universo estável. Hoyle sugeriu que universo era infinito e eterno, mas admitiu também que estava em expansão Sabendo que um universo que viesse se expandindo durante um períocS| infinito de tempo se tornaria infinitamente disperso, mesmo que começas com um volume infinito de matéria, Hoyle tinha que explicar por que nossIJ universo é relativamente denso. O eminente cientista sugeriu que matéri] era criada de forma incessante no espaço exterior, a uma taxa de cerca d| um átomo de hidrogénio por milha quadrada de espaço por ano. Bem,|| preciso enfatizar que Hoyle estava propondo a criação de hidrogénio partir de nada e sem causa. A matéria simplesmente surgia à taxa nectí| sária. Uma vez que não dispunha de dados de observação em que base(| essa ideia, por que ele a teria proposto? Acontece que Hoyle, tal coia| Eddington, pensava que o Big Bang tinha uma forte implicação sobrenatulli e achava extremamente repugnante essa perspectiva, m A teoria do universo estável de Hoyle enfrentou tempos difíceis ftf explicar grande parte da prova observacional descoberta pela astronomia Na década de 1960, os astrónomos Penzias e Wilson finalmente deram tiro de misericórdia na teoria com sua observação da radiação de fumj O QUE NOS DIZ A CAIXA? 247 Eles observaram que microondas bombardeiam a Terra, vindas de todas as direções, com uma espantosa uniformidade de intensidade. Afirmaram que essa radiação de fundo era um resultado indireto do Big Bang. A observa- ção de sua existência foi, e ainda é, considerada a glória máxima da teoria do Big Bang. É impossível negar que o Big Bang constituiu um modelo físico imensamente fértil do universo e, embora muitas perguntas importantes permaneçam sem resposta (como sempre acontece na ciência básica), ele foi confirmado por dados de observação. Cientistas como Einstein, Eddington e Hoyle manipularam suas conclusões para resistir a uma teoria científica que derivava naturalmente dos dados, porque pensavam que seriam obrigados a aceitar desagradáveis conclusões filosóficas ou teológicas. Não foram. Eles tinham outras opiniões. NÃO ME RESTRINJA O sucesso do modelo do Big Bang nada teve a ver com suas implicações religiosas. Parecia estar de acordo com o dogma judaico-cristão de um começo do universo, mas ia contra outras religiões que acreditavam que o universo era eterno. A teoria, no entanto, justificava-se com dados baseados em observação a expansão do universo e não pela invocação de textos sagrados ou experiências místicas de santos. O modelo procedia diretamente de dados de observação; não se prestava a um leito de Procusto de dogma religioso. Cabe notar, no entanto, que o Big Bang, embora se harmonize com um ponto de vista religioso, não impõe essa crença. Ninguém precisa, por uma questão de lógica, chegar a qualquer dada conclusão sobrenatural baseado apenas em observações e teorias cientificas. Esse fato é visto inicialmente nas tentativas de Einstein e Hoyle de construir modelos alternativos que se ajustariam aos dados de observação e evitariam o pensamento desagradável de que o universo teve um começo. Quando a teoria do estado estável foi por fim desmoralizada, surgiram outras que supostamente aliviariam a limitação filosófica de um começo absoluto. A opção mais popular foi a de um universo cíclico, no qual a expansão que se iniciara com o Big Bang acabaria por diminuir e, sob efeito da força de gravidade, toda a matéria desmoronaria sobre si mesma em um "Big Crunch". A partir desse ponto, .prossegue a história, talvez ocorresse outro Big Bang e repetições infindáveis desse ciclo recapturariam uma natureza que era infinita no tempo. É Hiteressante (embora cientificamente irrelevante) notar que a ideia de um 248 A CAIXA PRETA DE DARWIN universo cíclico seria compatível com numerosas religiões, incluindo as c antigos egípcios, astecas e hindus.8 A ideia de um universo cíclico parece atualmente ter pouca credibilid; na física. Observou-se que não há matéria suficiente para provocar futuro colapso gravitacional e mesmo que ela existisse, cálculos mosin que ciclos sucessivos se tomariam cada vez mais longos, acabando fin mente em um universo que não se contrairia. Uma teoria mais recei sustenta que o universo real é imensamente maior do que aquele c observamos, e que a parte dele que vemos é tão-somente uma "bolha" e um universo infinito. O físico Stephen Hawking sugeriu que, embora universo seja finito, não teria havido um começo se algo em suas equaçõ» que ele denomina "tempo imaginário", de fato existir. Outra ideia é c muitos universos existem infinitamente, e que este em que nos encontram apenas possui as limitadas condições requeridas pela vida. Essa ideia popularizada sob o nome de "princípio antrópico". Em essência, es princípio diz que muitíssimos (ou um número infinito de outros) univers existem, sujeitos a leis físicas variáveis e que apenas os que têm condiçõ favoráveis à vida produzirão vida, talvez incluindo observadores conscie tes. Dessa maneira, quem sabe, existe em algum lugar um enilhão universos estéreis. Vivemos no enilhão e no primeiro universo porque tem propriedades físicas compatíveis com a vida. O princípio antrópico parece bastante tolo para a maioria das pesso provavelmente porque elas não sabem muito bem onde colocariam to( esses outros universos. Há, no entanto, outras ideias à disposição indivíduos que ainda se recusam a invocar o sobrenatural. Na física quâ tica, acredita-se que entidades microscópicas, denominadas "partícu virtuais", podem aparecer de súbito, tomando emprestada energia do m circundante (confúsamente denominado de "vácuo", mesmo que a palav não seja usada pêlos físicos com o significado de "nada"). Alguns físic levaram essa ideia um pouco mais longe e sugeriram que todo o unive apenas surgiu, não de algum ambiente circundante, mas de absolutame nada "uma flutuação de quantum, do não-ser para o ser" e sem un causa. Essa tese mostra como os cientistas aprenderam a ser ambicios em comparação com os dias em que Fred Hoyle, modestamente, propun a criação ocasional, sem uma causa, de átomos de hidrogénio. Nenhum experimento foi feito para dar respaldo à ideia de univers bolhas, tempo imaginário, ou enilhôes de universos antrópicos. Naverda parece que, em princípio, nenhum experimento poderia detectá-los. U vez que nem eles nem seus efeitos podem ser observados, eles são p miados metafísicos, não mais acessíveis à investigação experimental do ( O QUE NOS DIZ A CAIXA? 249 um ser reconhecidamente sobrenatural. Eles não trazem nenhum bem à ciência. Seu único uso é o de servir como uma escotilha para escapar do sobrenatural. O objetivo da discussão acima é que, mesmo que a hipótese do Big Bang possa parecer, à primeira vista, dar apoio a uma dada ideia religiosa, nenhuma teoria científica, pela pura força da lógica, pode impor a crença em um dogma religioso positivo. Dessa maneira, a fim de explicar o universo, um indivíduo pode postular inobserváveis, como a teoria de que há infinitamente mais universos, e a que diz que o nosso é apenas uma bolha de um universo mais amplo. Ou podemos nos apegar à esperança de que teorias que hoje parecem implausíveis, como a do estado estável ou a do universo oscilante, possam parecer mais aceitáveis amanhã, quando cálculos forem refeitos e novas medições efetuadas. Ou podemos simplesmente abandonar o princípio da causação, como acontece nas teorias que dizem que o universo surgiu sem uma causa. A maioria dessas pessoas pode considerar as ideias muito fantasiosas, mas, apesar disso, elas não violam a prova da observação. Dizer que o universo começou com um Big Bang é uma coisa, mas dizer que a vida foi planejada por uma inteligência é outra bem diferente. As palavras Big Bang em si lembram apenas imagens de uma explosão, e não necessariamente de uma pessoa. A expressão planejamento inteligente parece despertar mais atenção e logo provoca perguntas sobre quem poderia ter sido o planejador. Indivíduos com posições filosóficas firmes contra o sobrenatural serão colocados contra a parede por uma teoria? Não. A imaginação humana é poderosa demais. Por qualquer que seja o critério, sir Francis H.C. Crick é um homem inteligente. Há mais de quarenta anos, quando ainda era estudante de pós-gradução em Cambridge, Crick e James Watson utilizaram dados cristalográficos de raio x para deduzir a estrutura de hélice dupla do adn, realização pela qual os dois mais tarde receberam o prémio Nobel. Crick prosseguiu nos estudos e contribuiu para a elucidação do código genético e para formular inspiradoras perguntas conceituais sobre a função do cérebro. Já com mais de setenta anos, ele continua a levar a ciência cada vez mais longe e mais rápido do que a maioria de nós jamais conseguirá. Francis Crick também pensa que a vida pode ter começado entre nós quando alienígenas de outro planeta enviaram uma nave-foguete contendo esporos para semear a Terra. Não se trata de uma ideia tola. Ele a divulgou pela primeira vez em 1973, com o químico Leslie Orgel, em um ar) intitulado "Panspermia dirigida", publicado numa revista científica pecializada, a ícarus. Uma década mais tarde, Crick escreveu um livro,J Itself, reiterando a teoria; em 1992, entrevistado pela Scientific Ameri na véspera da publicação de seu último livro, reafirmou que conside. teoria razoável. Aprincipal razão porque ele aceita essa ideia nada ortodoxa é que Cr no . Não é l salto muito grande. porém.-i. questão do planejamento do planejador pode ser adiada de várias maneiri Poderia ser desviada invocando-se entidades não observadas. No nume de março de 1994. que tem si( sugerida com a maior seriedade em anos recentes por físicos. provavelmente. são. A única diferença é ur mudança para o postulado de que alienígenas geraram vida... não requer necessariamente poderes sobrenaturai na verdade. talvez a vi original seja inteiramente diferente de nós. Outra possibilidade é a viagem no tempo. exige um bocado de inteligência. Projet. em última análise. Nem deveriam tentar. a parte interessante da ideia de Crick é o papel de alieníga que. . Esse cenário deixa ainda sem resposta a pergunta sobre quem planeje o planejador como a vida originalmente se originou? Um naturalis filosófico estará neste momento numa armadilha? Mais uma vez. longe de ser um absurdo lógico.. pessoas de diferentes convicções filosóficas e religiosas podem também concordar sobre teorias científicas. dizer que os alienígenas. dizer que uma civilização capaz de envi naves-foguetes a outros planetas é também. Os princípios filosóficos fundamentais. talvez não exija estruturas irredutivelmente complex para sustentá-la. incorretas). No que nos interessa momento. Todas as pessoas têm à disposição os dados fornecidos por seus sentidos e. mesmo yw Ums eytílS íâ ïfyeV Afsïâ swJâ&w ycaa' ees.9 Talvez todos os átomos da braço da estátua tenham simplesmente se movido ao mesmo tempo na mesma direção um evento de baixa probabilidade. Se um estudante de pós-gn dução pode hoje em um laboratório aqui na Terra fabricar uma proteí artificial capaz de fixar oxigénio. vida. enviaram para a Terra bactérias do espaço. sua própria .. consistindo de campos elétricí ou gases flutuantes. bioquímicos enviem de volta à Terra primitiva células ilormacao necessária a fnnctr. para sermos exatos. caberia observar. mas deseja uma explicação naturalista. ou a falta deles. na verda planejaram os sistemas bioquímicos irredutivelmente complexos da vi que enviaram para este planeta. . Em um sentido muito real. . eu entre' elas. a separação entre as esferas da ciência e da filosofia e religião é como as coisas devem ser. . A maioria das pessoas. que podem ser extraídos da filosofia ou da experiência histórica. ao passo qi originalmente. no futuro. para organizar os dados (mesmo que as teorias sejam. a possibilidade teórica de fazermos de excursão desse tipo a uma vida pregressa é uma consequência inescapáv de princípios fundamentais da física. INCtiSe Cl podem ser seus próprios alienígenas..»-j üülsi v ailius. Mas ele pode com igual número de evidências..* . não. mas eles estão à disposição dos çue quiserem evitar àesagiaàaveïs ïmpïicaçôes teo]ógïcas. Em um alto grau. especulou. . capaz ( planejar vida sobretudo se tal civilização nunca foi observada. a Scientific American informou a seus leitores que * . ele especulou apenas que a enviaram para a Terra.._. mas não conseguiriam que ele entrasse para a Igreja anglicana. e os princípios teológicos. mas possível. e que projetaram também os sistemas complexidade irredutível que surgiram depois. i -.. tais como a gravitação. que dão base à realidade. então nenhuma barreira lógica impe que se pense que uma civilização adiantada de outro mundo possa planej: a partir do nada uma célula artificial. placas tectônicas ou a evolução. Claro que a gem no tempo fcva a paradoxos evídentesconZ| andoavosanteseoJ alguns tísicos estão dispostos a aceitá-los.. na maior parte. achará esses cenários inteiramente insatisfatórios. Talvez.. : Em O relojoeiro cego. ofcy iso cewrísm concluir que presenciaram um milagre. Richard Dawkins diz aos seus leitores que.. podem concordar com outras sobre o que são esses dados..? . A maioria das pessoas que viu uma estátua adquirir vida diria a Dawkins que há mais coisas entre o céu e a Terra do que sonha sua filosofia.julga a origem espontânea da vida como um obstáculo virtualmente intra ponível. John Maddox. Como. cientistas. Uma coisa tentar convencer alguém através de polémica. A raiva herdada. Em vez disso. entrementes. mas ninguém deve tentar impedir que ele prossiga sua busc A comunidade científica inclui muitos cientistas excelentes que pensa que há alguma coisa além da natureza. enquanto outras questões. da teoria de Darwin na escala molecular pode fazer com que Dawkins se sin menos realizado.fundo.12 Isto não é receita para a tranquilidade doméstica. A relutância da ciência em aceitar a conclusão de planejamento inteligenti que seus longos e árduos trabalhos tomaram evidente. outra. o belo. O compromisso filosófico de alguns indivíduos com o princípio de que nada existe além da natureza não deve ter permissão de interferir em uma teoria que flui naturalmente de dados científicos . A história das desavenças entre religião e ciência é lamentável e causou rancores por toda parte.11 Em seu recente livi Darwin 's Dangerous Idea. Richard Dawkins escreveu que todos os que negam a evolução são "ignorantes. lhes desejamos todo o sucesso mas nos reservamos o direito de nos intrometermos na conversa quando ciência tiver mais alguma coisa para dizer. identificar o planejador por meios científicos põe ser extremamente difícil. e outros tantos que não acham na disso. a filosofia e a teologia querer] fazer uma tentativa nesse sentido. A história da ciênc está repleta de exemplos de perguntas básicas. por exemplo. presume-s de informar mal seus filhos sobre a verdade da evolução. Embora a existência do planejamento seja fácil de ser vista bioquímica da célula. porém. A recusa em conceder aos demais espaço para que definam suas crenças levou repetidamente ao desastre. essa ressalva deve ser manti cada vez mais em mente. o exemplo da teoria do Big Bang mostra que teorias científicas com conotações sobrenaturais podem ser muito frutíferas. que para ele é t evidente. O homem tem de ser livre para procurar o bom. que estão sem adiadas para uma resposta posterior. escolhidos pelo indivíduo.1() Não é preciso dar um grande passo entre chamar alguém de mau e tomar medidas efetivas para acabar com sua maldade. surge apenas quando penso que. Richard Dawkins disse que Darwin tom possível ao homem ser um "ateu intelectualmente realizado". todos têm de concordar comigo. logo que o éter foi desmoralizado cosmologistas. O argumento filosófico (formulado por alguns teístas) de que a ciência deve evitar teorias que lembrem o sobrenatural limita-a artificialmente. mai acessíveis. Se. ela é esquecida sem problemas. Newton podia facilmente obse var a gravidade. Newton. nós. não constitui base para proferir julgamentos científicos. O chauvinismo científico é um sentimento compreensível. de maneira geral. A medida que o pé da prova científica muda de forma drástica. Maxwell recusou-se a especificar um me transmissor para suas ondas de luz. porque a encontrei. Da mesma maneira.13 O fracas. Além disso. O temor de que explicações sobrenaturais derrotem a ciência carece de fundamento. inteiramente diferen é usar de coerção contra os que discordam de nós. que precisam s enjaulados e diz que devem ser impedidos (através de coerção. são investigadas. A questão da identidade ( planejador será simplesmente ignorada pela ciência. mas a especificação de sua causa ainda estava a séculos futuro. o filósofo Daniel Dennett compara os creni religiosos 90% da população a animais selvagens. mas não se deve permitir que afete questões intelectuais sérias. escreveu em sua revista que "talvez não demore muito para a prátí da religião ser considerada como anticiência". mas difíceis. A intolerância não surge quando eu penso que descobri a verdade. o editor de 252 A caixa PRETA DE DARWIN Nature. declinou de e plicar o que causava a gravidade. a ciência tratará "oficialmente" a questão da identida do planejador? Os livros de bioquímica terão de ser reescritos com a af mação explícita de que "Deus fez isso"? Não. o verdadeiro. não conta com ut alicerce justificável. estúpidos ou insanos (ou maus mas eu preferiria não considerar essa possibilidade)". Quando uma questão é por demais difícil para que a ciência a enfrent de imediato. têm ignorado a questão do que causou Big Bang. então. Descendo na escala de tamanho chegamos .observáveis. que o universo teve um começo. em vez disso. que a própria Terra se novia. mas tampouco se deve admitir que sua aversão ao transcendente tenha o caráter de decisão final. ora extintas. O homem. vivia em um mundo natural. rapidamente. os esclarecimentos que se neguem os colocarão em um contexto mais amplo. Eram poucas as surpresas. Algum tempo depois. Um mundo liliputiano fascinante estará à espera do leitor. que nos acostumamos a pensar nela como resulta de leis naturais simples. Ninguém odia sentir a Terra girando. por exemlo. A medida que o tamanho do organismo diminui. argumentando que a biota conhecida iescendia de vida bizarra e desaparecida nos confins de um tempo incompreensível para a vida humana. de forma absurda. sistemas complexidade irredutível. em um espaço tão curto. Em seguida. ninguém podia ver isso. a bioquími bagunçar um pouco as coisas. Focalizarei. na proporção em que o universo eterno mostrou que e mortal. na verdade. dia e noite. Ao chegarmos ao fim deste livro. enquanto o centro dos céus passava da Terra p£ além do Sol. porém. mas ela girava. o mundo fora outrora habitado por imensas e estranhas criaturas. Com a descoberta de fósseis. reis governavam por direito divino. todo o progresso da ciência nas últimas centenas de anos tem sido uma marcha ininterrupta para o estranho. Embora não seja necessário lê-lo para seguir os argumentos contidos neste livro. reduz-se nbém a quantidade de células. em leguida. A simplicidade que antes se considerava o alicerce da vida revelou-se uma ilusão.Claro. a descrição tem de ser forçosamente geral. g(le modo que insisto com os que se sentirem intrigados com os mecanismos (da vida que tomem emprestado em uma biblioteca um texto introdutório à Bioquímica. Eles disseram. 254 A CAIXA PRETA DE DARWIN Agora chegou a vez de a ciência fundamental da vida. . ficamos sem uma defesa forte contra o que parece uma conclusão estranha: que a vida foi planejada por um agente inteligente. Outros séculos. Os direitos dessas pessoas de evitar uma conclusão sobrenatural devem ser escrupulosamente respeitados. que partículas subatômicas não têm posição iefinida. as mesmas plantas e animais eram conhecidos desde a Antiguidade. à medida que a vida se expandia para abranger répteis há lon. girando. é difícil ter ideia do ataque aos entidos desfechado por Copérnico e Galileu. contudo. as coisas pioraram cada vez mais. a Lua e as estrelas giravam interminavelmente para fornecer luz. tempo extintos. ATerra estável era o centro das coisas. jue o homem não podia mais confiar nem no que seus olhos viam. elegans. residem na célula. APÊNDICE A química DA vida Este apêndice fornecerá ao leitor interessado uma visão geral dos princípios Bioquímicos que formam a base da vida. o Sol. porém. e não há razão para pensar que deveríamos escapar deles. De certa maneira. A compreens resultante de que a vida foi planejada por uma inteligência é um choq para nós no século xx. lipídios e carboidratos. alguém sugeriu. Outros ffldes animais e plantas também são conglomerados de números imensos Ias. espantosa. humanidade continuou. Nós sobreviveremos à abertura da caixa preta de Darwin. também tiveram se choques. Com o passar dos anos. até a Idade Média. O pequeno verme C. De losso moderno ponto de observação. Nele discutirei as células S as estruturas de várias grandes classes de biomoléculas proteínas e ácidos nucleicos e. a questão de como a informação genética é expressa e propagada. CÉLULAS E MEMBRANAS & corpo humano é formado por centenas de trilhões de células. Einstein nos disse que o espaço é curvo e yie o tempo é relativo. A física moderna diz que os objetos sólidos são arincipalmente espaço vazio. contém apenas cerca de mil. enquanto descrevia círculos em torno do Sol. Darwin sacudiu o mundo. tomou-se claro que os animais conhecidos do campo e da floresta nem sempre haviam povoado a Terra. nalmente aos filós unicelulares. A forma d moléculas é parecida com a de um pirulito. os hidrocarbonetos existentes em suas bordas continuariam expôs tos à água. Ao contrário da membrana. As duE partes opostas da membrana estão quimicamente ligadas e. apenas alguns aspectos sobressaem em fotografias de procarióticas. As membranas são feitas de moléculas anfifílicas. que pode ser diferente do ambiente externo o primeiro passo na fabricação da célula. semelhantes. diferente da membrana da célula. Na falta de membrana. repousando confortavelmente no centro do citoplasma (o conteúdo solúvel da célula). Se os dois lençóis permanecessem lisos contudo. e se uma parte da molécula quer estar na água e a outra prefer estar fora dela. numerosas moléculas que preferem um ambiente aquoso (tais como as de sal e açúcar) não podem cruzá-la.2 O primeiro é o nucleóide. Quando um grande número de anfifílicas se associam. Essas regiões são chamadas ( hidrofóbicas. podem mcentrar nutrientes em seu interior. em contraste. são obrigadas a andar juntas. Além da membrana. de cê maneira. o grar conjunto de reações metabólicas necessárias para manter a vida se dissipado rapidamente. a célula pode manter em seu interior condições ferentes das que predominam no lado de fora. Além da membrana. Uma maneira eficiente das caudas se prote gerem da água. Eles conferem resistência mecânica à célula. Nenhuma ida independente existe abaixo desse nível. embora ainda permitindo que os grupos que a "amam tenham acesso a ela. a massa de adn (ácido desoxirribonucleico) celular. por exemplo. como a gasolina. nas quais uma segunda membrana. Mas. Uma vez que a parte intermediária da camada dupla da membrana é oleosa. Por isso eles se fecham como se fossem bolhas de sabão. Com a oteção da membrana. as procarióticas têm uma segunda estrutura. aos sabões e detergentes usados na limpeza doméstica. Elas. a parede é formada de polissacarídeos. lhe envolve o núcleo. denominada parede celular. geralmente contém um grupo químico qu tal como sal de cozinha ou açúcar. adora misturar-se com a água. com dois palitos saindo i mesmo lado da bola doce. O mundo vivo contém dois tipos de células fundamentalmente diferentes: as eucarióticas. impedindo que ela se rompa . Esss regiões são denominadas de hidrofílicas ("amantes da água"). FIGURA A-1 SEGMENTO DE UMA DUPLA CAMADA LIPÍDICA. uma moléci anfifílica "ama" dois ambientes diferentes: o óleo e a água. elementos rígidos e inteiramente permeáveis a nutrientes e pequenas moléculas. onde é que fica a molécula? As moléculas anfifílicas resolvem seu dilema associando-se a outras d mesmo tipo.' Os organismos procarióticos são sempre unicelulares e. tais como leveduras e bactérias. O aspecto definidor da célula é uma membrana uma trutura química que separa o mundo externo do interior da célula. tal como gêmec siameses. tal como outr hidrocarbonetos. O exame de sua estrutura mostra por que a célula é a unidade funimental da vida. chama dos de dupla camada lipídica. não se misturam bem com a água. muito mais simples que os eucarióticos. consiste em formar dois lençóis (Figura A-1). enquanto as cabeça hidrofílicas nela mergulham. a despeito de propriedades dife rentes. Dessa maneira. que envolve a célula. A bola doce ( molécula-pirulito. que não possuem esse aspecto. do grego que significa "repele a água". Apala anfifílico deriva do grego e significa "ama a ambos". Os palitos consistem geralmente de hidrocarb netos (constituídos de átomos de carbono e hidrogénio) e. de muitas maneiras. e as procarióticas. temos uma estrutura com um interior fechado. a caudas hidrofóbicas se juntam para excluir a água. tornando-os disponíveis para produ256 A CAIXA PRETA DE DARWIN cão de energia e para impedir que materiais estruturais recém-fabrica» seja levados para longe pela solução. Es é a parte amante de óleo da molécula. empurra uma cópia da cac cromossomo para a célula-filha. Os flagelos giram rapidamente como se fossem uma hélice e impulsionam a procariótica. as "usinas de força" da célula: especializam-se nas reaçõe. Esse fato mantém a moléculas que pertencem ao citoplasma fora do núcleo. As estruturas abertas são em seguida facilmente atacadas pelas enzimas degradadoras. constituem sacos de enzimas que degradam moléculas que sobreviveram à sua utilidade. denominado poros do núcleo. mais finos que os microtúbulos. achatada. que. A segunda categoria é a das eucarióticas. como sugere o nome. microfilamentos e filamentos intermediários. em compartimentos especializados. a E áspera e a er macia. As organelas permitem que a célula eucariótica desempenhe funções especializadas. Os ribossomos constituem a maquinaria celular que sintetiza as proteínas. As mitocôn drias têm duas membranas. A er áspera tira sua aparência eriçada dos numeroso ribossomos a ela ligados. como veremos. As células eucarióticas contêm certo número de espaços subcelulares. . Nenhuma grande molécula (como as proteínas ou o arn passa pêlos poros nuleares sem dar a "senha" correta. Estas são denominadas de organelas. A membrana que envolve o núcleo é uma estrutura altament especializada. O citoesqueleto é composto de três grandes materiais estruturais: microtúbu los. Os microtübulo desempenham uma série de funções. que são separados do citoplasma por membranas próprias. que entram na composição de todos os organismos multicelulares. desconhecida. que a célula pode usar diretamente. entre ela. bem como de alguns organismos unicelulares. e vice-versa. a célula espermática) e também mudar de forma como reaçã a mudanças no ambiente. que se divide em dois componentes diferentes. entre elas a formação do fuso mitótico o aparelho que.sob pressão. octogonais. porque lembram os órgãos encontrados no corpo de animais. O fluxo contro lado de ácido entre os dois compartimentos gera energia. Basicamente. 258 A CAIXA PRETA DE DARWIN A primeira organela especializada é o núcleo. As moléculas destinadas à degradaçã são para lá transportadas em pequenas vesículas revestidas (ver Capítulo 5 A acidez no lisossomo é de cem a mil vezes maior do que no citoplasma O aumento da acidez faz com que proteínas fortemente dobradas (preguea das) se abram. perfurada por orifícios grandes. que. é o arcabouço estrutural da célula. como as leveduras. O aparelho de Golgi (assim chamado em homenagem a Camill Golgi. Os microtúbulos formam também a colun APÊNDICE 259 vertebral dos cílios eucarióticos. A função de pêlos semelhantes a cabelo é. Várias estruturas se projetam da membrana das células procarióticas. convoluta. Os Usossomos são pequenas organelas envolvidas por uma única mem brana. Os micro filamentos. Finalmente. A er macia sintetiza lipídios as moléculas gordas. Um bom número de outras organelas salpicam o citoplasma. Acélula pode assumir formas radicalmente diferentes da esférica (como por exemplo. Os microfilamentos se agarram uns aos outros e escorregam para se contrair. químicas que transformam moléculas nutrientes carregadas de calorias eu formas de energia química. as mitocôndrias. podem servir como "trilhos ferroviários" para os motores moleculares que transportam carga para partes distantes da célula. aonde as muitas proteínas fabricadas na er vão para serem modificadas. são feitos da proteína actina. podem impulsar a célula pelo ambiente. O formato da célula é sustentado pelo citoesque feto. O flagelo bacteriano é usado para locomoção. A"queima" controlada das moléculas nutrienta. que é também um componente importante dos músculos. da mesma forni que o fluxo de água por uma represa gera energia elétrica. o primeiro a observá-lo) é uma pilha de membranas lisas. na maior parte. durante a divisão da célula. que contém o adn d célula. gera uma diferença entre a acidez do espaço fechado pela membrana intem e o espaço existente entre as membranas interna e externa. O retículo endoplasmático (er) é um sistema de membrana extensa. As células de plantas possuem também um espaço grande. N. filamentos intermediários. que dividem entre si. Quase todas as biomoléculas são compostas de átomos de seis elementos: carbono (c). No que é bastante surpreendente. O carbono poi ligar-se simultaneamente com até quatro átomos diferentes e. a um átom de nitrogénio e. que atua como antena captadora de luz. embora extremamente pequenas pêlos padrões comuns. (Íons são partículas eletricamente ca regadas que flutuam mais ou menos livremente na água. O nitrogénio pode formar três ligações (quatro em casos es peciais) e o oxigénio e o enxofre. O vacúolo ocupa cerca de 90% do volume de algumas células de plantas e funciona sob alta pressão osmótica. No lado esquerdo da molécula há um grup . Os sistemas biológico contudo. Amolécula consiste de dois ou mais átomos ligados covalentemente entre si. ao dobrar (ou preguear) a membrana celular nos lugares certos. nitrogénio (i hidrogénio (H). Alguns outros elementos (coe cloro. talvez. de muitas maneiras. semelhantes às mitocôndrias. nutrientes e pigmentos. digamos. compostos de átomos reunidos em moléculas. h. envolvido por uma membrana. O carbono é excepcional entre os elemento no sentido em que pode formar laços estáveis com outros átomos de carbon para formar longas cadeias. E pode usar um deles para ligar-se. fósforo (p) e enxofre (s). aparentemente agem apenas como suportes estruturais (como se fossem vigas de aço). sódio. quatro i oxigénio). A pressão. forma-se quando cada dois átomos contribuem com um elétron. Esse processo pode ser comparado escrever um número imenso de palavras e frases diferentes com as vinte seis letras do alfabeto. também com quatro outros átomos (quase sempre. são poucos os tipos de átomos encontrados em moléculas biológicas. oxigénio (o). As células e organelas descritas acima. contêm várias organelas adicionais. É na verdade muito grande o número de moléculas de carbono e de outro elementos biológicos que podem ser fabricadas. o outro. potássio. A energia da luz é transferida para uma maquinaria molecular extremamente complexa. embora mais finos que os microtúbulos. que gera diferenças em acidez nas membranas do cloroplasto. Os cloroplastos são. porém. que são mais grossos que os microfilamentos.Essa ação dá forma à célula. a outra cadeia de átomos de carbono. O cloroplasto é o local onde ocorre a fotossíntese. ou ligação covalente. o fósfo biológico. magnésio e ferro) comparecem sob a forr de íons em sistemas biológicos. em última análise. Quase todas as células eucarióticas contêm as organelas descritas acima. Uma vez que um átomo de carbono no meio c a fim de ligar-se ao átom uma cadeia usa apenas dois de seus laços de carbono à direita e ao outro à esquerda ele continua com mais dói laços a estabelecer. Os materiais das células e das estruturas subcelulares são. p e s podem ligar-se entre si. Os cloroplastos contêm o pigmento clorofila. O vinte diferentes aminoácidos que compõem virtualmente todas as proteína têm uma estrutura comum. ácidos nucleicos polissacarídeos são construídas reunindo-se em arranjos diferentes a moléculas de um conjunto limitado. O hidrogénio só pode formar ur único laço com outro átomo. os átomos protegem com mais eficácia seus núcleos atómicos positivamente carregados. empurrando a forte parede da célula da planta. são muito grandes quando comparadas aos materiais que entram em sua construção.) Os átomos de c. só um número limitado delas é fabricado e as grande "macro"moléculas da vida tais como proteínas. Os blocos de armar das proteínas são denominados aminoácidos. enrijece a célula. denominado vacúolo. duas. vazio. o. mas desempenha também um papel estrutural. Os filamentos intermediários são as estruturas mais diversificadas do citoesqueleto. O vacúolo é um depósito de dejetos. cálcio. As células das plantas. não usam um grande número de moléculas inteiramente dife rentes. Na verdade. uma vez que ambos têm responsabilidade de geradores de energia. Uma ligação química. Os. Dividindo elétrons negativamente carregados. Essas cadeias são oleosas. Durante a síntese de proteínas. Ess macromoléculas são conhecidas como polipeptídeos. As cadeias laterais carregadas preferem contato com a água. Esse proces pode ser repetido indefinidamente até que uma macromolécula.contendo nitrogénio. grandes cadeias sendo excluídas de pequenos espaços. é formada. E cadeia lateral que dá ao aminoácido seu caráter particular. denominada extremidade c-tenn nal. dois aminoácidos são quimicamente ligados quando o grupo de amino de um aminoácido reage com o grupo de ácido carboxílico de outro para formar um novo grupo. com três FIGURA A-2 (NO ALTO) QUATRO AMINOÁCIDOS. O primeir grupo contém cadeias laterais de hidrocarbonetos (cadeias laterais com átomos de carbono e hidrogénio apenas). podem ser muito importantes na estrutura das proteínas. Esse fato ocorre quando um átomo atrai com mais força os elétrons do que o seu par em uma ligação química. denominado ligação 262 A CAIXA PRETA DE DARWIN de peptídio (Figura A-2). ligado à amina por um átomo central de carbono. contribuindo com sua extr midade de amino para formar mais uma ligação de peptídio. (EMBAIXO) OS QUATRO AMINOÁCIDOS FORAM QUIMICAMENTE LIGADOS. virtualmente todas as proteínas biológica se dobram (pregueiam) em estruturas separadas e muito precisas (Figur A-3). das cadeias laterais polarizadas. que podem ser bastante diferentes em proteínas diferentes. contêm átomos parcialmente carregados. à direita. Uma proteína típica contém entre cinquenta e três mil resíduos ( aminoácidos. e entre átomos carregados de forma parcial. através de interações. positiva e negativamente. denominado cadeia latera (Figura A-2). duas cadeias hidrofóbicas reunindo-se para expulsar a água. A sequência de aminoácidos da proteína é denominada e trutura primária.. Isto é feit automaticamente. ( modo que outro aminoácido pode ser ligado. enquanto que os que apresentam deficiência de elétrons têm carga positiva parcial.''-CH-CO.fenilalanina NH3 CH C NH CH-C NH CH-C NH CH CC2membros positiva e dois negativamente carregados. . como a gasolina. A nova molécula ainda tem um grupo livre i aminos em uma extremidade e outro de ácido carboxílico livre na outra. e um grupo ( carboxílico livre na outra extremidade. e preferem evitar contato com moléculas aquosas.-CH-CO.. trazendo-os para mais perto de si. há outro grupo. denominado amina e. Ligado também ao átomo central de carbono. Os AMINOÂCIDOS DIFEREM APENAS EM SUAS CADEIAS LATERAIS. PROTEÍNAS SÃO CADEIAS LONGAS DE NUMEROSOS AMINOÂCIDOS QUIMICAMENTE LIGADOS. com exceção d que pertencem às cadeias laterais. embora não inteiramente carregadas. Ao fim de . contenc centenas ou milhares de "resíduos" de aminoácidos (a parte que sob depois da reação química que liga dois aminoácidos). há um grupo de ácido carboxílico (daí o nom aminoácido). A sequência de aminoácidos da proteína é convencionalmente escr: partindo do N-terminal para a extremidade c-terminal. e assim por diante. que inclui todos os átomos. Em um processo notável. Os aminoácidos podem ser agrupados em várias categorias. A cadeia lateral varia de um tipo de aminoácido a outro.. NHaCH-CO. tais como uma cadeia lateral positivamente carregada atraindo outra cadeia negativamente carregada. denominada extremidade N-terminal. O grupo seguinte é formado de aminoácidos eletricamente carregados. Os átomos ( proteína que formam uma linha do n para o c terminal são denominad coluna vertebral da proteína. ou proteínas. O átomo com a parte do leão dos elétrons é mais ou menos negativamente carregado.''-CH-CO. Moléculas polarizadas. em acréscim a um átomo de hidrogénio. Uma proteína recém-fabricada não flutua ao léu como uma cadeií frouxa. As interações entre cadeias laterais positiva e negativamente carregadas. Outro grupo é formado de aminoácidos polarizados. A proteína completa tem ainda um grupo de amino liv em uma extremidade. Isso cria um problema: os átomos do pep polarizado têm que encontrar parceiros com cargas opostas na pró dobrada. a coluna vertebral da proteína sobe e desce. de aminoácidos. positiw mente da água. hidrofóbicas. Antes proteína se dobrar. em parte. A cadeia se enrosca em seguida. e assim por diante. Nessa estrui a coluna vertebral da proteína forma uma espiral. Lembre-se. demora de frações de segunde a um minuto. A forma exata com' os elementos da estrutura secundária se arrumam é denominada estrutura terciária (Figura A-3) da proteína. segmentos da proteína podem formar uma a-hélice. que permite ligações regulares de hidrogénio com átomos peptídeo. do átomo de hidrogénio do grupo de peptíf encontrado a quatro resíduos de aminoácidos atrás. cadeias laterais são ou polarizadas ou carregadas. ou então ela não se dobrará. positivamente. compacta. d. volta. l| como acontece com ferramentas caseiras. de modo que as cadeias laterais oleosas possa arrumar eficientemente. As proteínas resolvem esse problema de duas maneiras. Como acontece com as a-héli os Çi-lençóis permitem que os átomos da coluna vertebral polariz formem ligações com átomos de hidrogénio. [ Quando se dobram. O átomo de hidrogénio do resíduo seguinte liga-se ao resíi subsequente a quatro postos atrás do mesmo. tipicamente. Ageometria da espira com que o átomo de oxigénio de um grupo de peptídeos aponte diretam na direção e se ligue a ele. se reúnem para formar uma zoi isenta de água no interior da proteína. Da mesm forma que o óleo se separa da água para formar uma camada distinta. Quando se dobra. que. Na estrutura. uma proteína globular. e os átomos do peptídeo se projetam perpendiculares à dire da cadeia de proteínas. em parte. As a-hélices e os p-lençóis são conhecidos como estrutura secundar da proteína. as proteínas não se reúnem como um pedaço barbante amassado na mão. duas proteínas diferentes se dobram para formar estrutural tão precisas e diferentes entre si como uma chave inglesa e uma serra.processo de dobramento. i maioria dos casos. porém. O padrão de cadeias laterais oleosas e polares ao longo da seqüêno. que algum. A a-hélice permite à proteína dobrar-se em uma forma compa formando ainda laços de hidrogénio com átomos de peptídeos. uma a-hélice tem de cinco a 25 resíduos de aminoácidos. De mi geral. r cadeias laterais oleosas. O restante dos resíduos é envolvic altemadamente entre partes da estrutura secundária ou forma estrutup irregulares. Em prim lugar. é denominada -lençol dobrado. ou simplesmente Çi-lençol. antes termine a estrutura helicoidal (mas não necessariamente a cadeia de pró nas). (Figura A-3). Hélices e lençóis se grudam uns nos outros para formar. contudo. e querem permanecer l água. e os átom de oxigénio no grupo de peptídeos do fio que retorna de hidrogénio ligam ao grupo de peptídeos do primeiro fio. ligá-i fortemente com os átomos de hidrogénio carregados. se suas formas são muito einpfii nadas. elas deixam de funcionar. Uma seg da estrutura. como as pregas um lençol. APÊNDICE 265 modo que a maior parte dos grupos hidrofóbicos fiquem no interior da proteína e a maioria dos grupos hidrofílicos no exterior. nitrogénio e de hidrogénio em cada laço de peptíde formam o que é denominado ligações de hidrogénio com moléculas ( água. Há regularidade no dobramento. os átomos de sua coluna vertebral polarizada átomos de oxigénio. a proteína tem que espremer t(X (ou quase toda) a água. Aforça impulsora da reunião das hélice e lençóis vem da natureza oleosa de muitas cadeias laterais. fornecem a informação que leva uma proteína específica a dobrar-se em uma estrutura . Uma ligação de hidrogénio ocorre quando um átomo de oxigénio ( nitrogénio de um peptídeo carregado. ao longo da ca. Uma proteína típica tem cerca de 40 a 50% de seus resíduos ( aminoácidos nos lençóis e hélices. e a necessidade da cadeia de proteínas de se dobrar. e um de 3'-OH também livre na outra. isto é. Uma única molécula de adn pode vari de vários milhares a cerca de um bilhão de nucleotídeos. algumas cadeias laterais polarizadas são inevita| velmente sepultadas. A primeira parte é um carboidrato. Os membros dessa classe são relativamente pequena com setenta a noventa nucleotídeos de comprimento. que é produzia pela ação do ribossomo. na verdade. Ligado a uma parte diferente do anel de carboidratos (ao 5'-OH. proteína transportadora de oxigénio. a proteína é desestabilizada. Só na base é que um nucleotídeo difere de outro. O adn celular é encontrado sob a forma de uma molécula de duplo D dois polinucleotídeos entrelaçados (a famosa hélice dupla) que sã . guanina (o). O segundo tipo de arn é denominado arn ribo sômico (rARN). Outro fator também contribui para a especificidade do dobramento da i proteína. que pode entrar e reação com outros nucleotídeos. A primeira é denominada AF mensageiro (mARN). a ribose (no arn) ou a desoxirribose (no adn). e a base é análoga a uma cadeia lateral de aminoácido. membros dessa classe são produzidos como cópi fiéis dos genes do adn. cerca de 90% dos átomos das cadeias laterais polarizadas são. a informação genética transportada pelo mARN em seguida interpretada pelo aparelho sintetizador de proteína. a proteína biológica funcional é o complexo formado por quatro polipeptídeos. Aproteína resultante de amálgama tem propriedades de ligação com o oxigénio de que carecem os polipeptídeos componentes. O arranjo específico de polipeptídeos separados em uma proteína é denominado estrutura quaternária (Figura A-3). é composta de quatro polipeptídeos. a fim ( produzir outra proteína. ou grupo "cinco-principais de hidroxil"). é costume designar os polipeptídeos associados como sendo uma única proteína. Esse fato ainda deixa um grupo de fosfato livre em ui extremidade. ou uracil (u). Se os átomos polarizados sepultados não encontram um parceiro que se ligue a átomos de hidrogénio. A última grande categoria do arn é chamada de ari transportador (iarn). A repetição desse processo pode ger polinucleotídeos realmente muito longos. Aseqüência de u polinucleotídeo é convencionalmente escrita partindo da extremidade para a 3'. Em extensão. Tal como as proteínas. e servem comi "adaptadores" entre o mARN e a proteína em crescimento. Dessa maneira. Em todas elas. o arn celular var de setenta a cinco mil nucleotídeos. Frequentemente. que funciona como uma única entidade. A ribose está ligada a uma das quatro bases.específica. Nesses casos. A parte açúcar-fosfato de um nucleotídeo é análoga à parte da coluna vertebral de um aminoácido. então u é substituído por uma base semelhante chamada timina (t). Se o carboidrato é deoxirribose. vários polipeptídeos separados se juntam de uma maneira muito específica para formar uma estrutura composta. Na maioria das proteínas. c e G são também usadas com a deoxirribose. Há várias classes biológicas de arn. Polinucleotídeos dessa classe se associam a grande númer de proteínas diferentes para formar o ribossomo. 266 A CAIXA PRETA DE DARWIN Dois nucleotídeos podem ser ligados quimicamente através da reação fosfato de um deles com o grupo 3'-OH da parte de carboidratos do segun (Figura A-4). citidina (c). As bases a. o motor principal d síntese da proteína. adenina (A). Os arns celulares são encontrados como cadeias isoladas de nucleot deos. A hemoglobina. por exemplo. há um grupo de fosfato. composta de "subunidades". os ácidos nucleicos são polímeros formados de um pequeno número de blocos de armar denominados nucleotídeos. átomos de hidrogénio ligados de forma livre a outras cadeias laterais ou à coluna vertebral da proteína. O nucleotídeo em si compõe-se de várias partes. O dobramento de uma proteína típica com seus requisitos para acomodar grupos hidrofóbicos e hidrofílicos e formar redes de ligações de hidrogénio pode ser comparado a um quebra-cabeça de armar em três dimensões. que têm apeia um anel. 'Üe modo que o código genético é superabundante. Em vez disso. 6. e o pode formar três laços de hidrogêni com c. no código genético. Seres humanos têm de três bilhões de nucleotídeos. Os lipídios. surpreendentemente. temos que examinar a estrutura das base dos nucleotídeos (Figura A-4). o físico George Gamow sugeriu a ide nada química de que as informações genéticas são armazenadas em fonr codificada e que dar expressão às informações implica decodifícação d polinucletídeo e tradução da mensagem para a linguagem de polipeptídt das proteínas. é um polinucleotídeo. Sd. e vice-versa. conseguiu-se decifrar o código. 268 A CAIXA PRETA DE DARWIN passo que o de muitas bactérias são formados. os lipídios podem ligar-se para formar granc estruturas. Todas as três bases fodawiossívtís sso ussàas)e)3 cé)ü}s. (1987) Outíines of iochemistry. Gobind Khoranài seus colegas demonstraram que. A maioria dos . codificam. xtraído de Conn. dl fios complementares circulares. A fim d compreender a razão desse fato. significando que vários códons diferentes podem designar o mesmo aminoácido. Severo Ochoa. Os polissacarídeos são polímeros de moléculas de aç e seus derivados e desempenham uma grande variedade de funções.E.. com glicogênio.K.. Temos duas outras grandes categorias de biomoléculas nos lipídios e polissacarídeos. R. Q laureados Nobel Marshall Nirenberg. e em todos os casos em que há usai em um fio. eles podem formar dua ligações de hidrogénio entre si. por exemplo. Os nucleotídeos podem ser divididos et duas categorias as purinas (A e G) que transportam as bases maioró (compostas de dois anéis fundidos).1. ocorrem permutações mais do que suficientes para codificar todos os vinte aiBlaoatíàos. três nucleotídee contínuos correspondem a um aminoácido (Figura A-5). Nas células.H..3 Embora enganado sobre a natureza específica do código. e as pirimidinas (c e T). Uma vez que t APÊNDICE 269 '64 possíveis combinações de quatro bases. tomadas três de cada vez.. E. Esses dois fios si chamados de "complementares" entre si. há um T no segundo fio. O volume de adn na célula varia de forma aproximada com a com dade do organismo. açu. cada molécula de lipídio tem ( ser sintetizada a partir de materiais iniciais sumamente básicos. G. fig. John Wiley & Sons. e Dói. i informações que conduz. Reproduzido com perissão. Stumpf. o repositório das informações genéticas. aça e ACG. De que modo as informações podem ser traduzidas uma "linguagem" de polímero para outra? Pouco depois da descoberta estrutura de dupla hélice do adn. O adn. i intuição de Gamow foi profética. P. dizem às células como fabricar polipep deos proteínas. como membranas. Se a e T são corretamente orientados. Nova York. Embora i sejam macromoléculas.mantidos fortemente juntos por uma ligação de hidrogénio. ete. que é armazenado no fígado. e vice-versa. Em princípios da década de 1960. tais como a celulose encontrada plantas lenhosas e nas árvores e como depósitos de energia. A £07 APÊNDICE 267 CURA A-4 KASMENTO DE ADN CONTENDO QUATRO NUCLEOTÍDEOS. ao contrário i proteínas. ácidos nucleicos e polissacarídeos. todos. As bactérias têm aproximadamente vários milho nucleotídeos de adn. porém. o aminoácido treonina. Bruening. O volume de adn eucariótico varia de umas p dezenas de milhões de nucleotídeos em fungos para muitas centen bilhões em algumas plantas produtoras de flores. Po ser usados como materiais estruturais. em todos os casos em que há um G em um fio do Arai há um c no segundo fio. não são polímeros feitos blocos de armar separados. H. acc. denominadas de cópia e tradução. os restantes são usados como códons de "parada". tcttgacat). têm apenas um. ocorre de cinco a dez pares de base antes do local de início da cópia. vários. situadas a milhares de pares de base de distância do local onde começa a cópia. no caso das procarióticas. na tradução. marcada por várias sequências especiais do adn. UUU Fenilalanina UUC Serina UAC Tirosina UGU Parada UGA Triptofa CUU Leucina Prolina CAU Histidine Arginin. Em curtas palavras. a polimerase do adn flutua para longe. reconhece a sequência adn promotora. Acópia de um gene envolve várias decisões. A fim de iniciar a cópia. . O grande número de passos envolvidos na extração das informações contidas no adn pode ser dividido em duas categorias conceituais. uma das subunidades da proteína. denominada "região-35". terminado seu trabalho. Além de sinais semelhantes. ocorre a cerca de 35 nucleotídeos antes de um gene. Na falta de o.aminoácidos tem dois ou três códons que os designam. em geral. A polimerase do arn consiste de cinco cadeias de polipeptídeos. contudo. a polimerase do arn liga-se estreitamente com b ADN e não pode mais mover-se livremente. tataat). Quando isso acontece. Apolimerase do arn "derrete" cerca de dez pares de bases do adn. começa seu trabalho. a primeira das quais é onde começar. outra sequência (em geral. movendo-se ao longo do adn como os carros em uma montanha-russa. Quando o aparelho de decodificaçâo encontra um desses sinais especiais. separando nessa região os dois fios de polinucleotídeos de cada uma. a informação contida no arn é usada para produzir a proteína. Glutamine CGA Asparagina AGU AUC Isoleucina Treonina AAC Lisina AGA AUG Metionina Acido GGU aspártico GUC Valina Alanina GAC CGU p . denominada "caixa de Pribnow". as eucarióticas têm sequências de ADN denominadas "reforçadoras". Aposição inicial é. Logo depois de encontrar a Sequência da promotora. até que encontra a região da promotora de um gene. Esse 270 A CAIXA PRETA DE DARWIN FIGURA A-5 O CÓDIGO GENÉTICO. Nesse momento. no primeiro caso uma célula tira uma cópia arn de uma pequena parte de seu adn (denominada ene) que codifica a fabricação de uma proteína. Primeiro a fenzima liga-se frouxamente. Nas procarióticas. denominadas "promotoras". uma enzima de múltiplas subunidades chamada polimerase do arn liga-se ao adn. Um total de 61 dos possíveis 64 códons designa os aminoácidos. As promotoras podem influenciar fortemente a taxa à qual o gene é copiado. denominada o. ele interrompe a produção de proteína nesse ponto. uma sequência de nucleotídeos do adn (em geral. ao longo da imensa cadeia do adn. A cópia termina quando a polimerase do arn encontra uma sequência especial do adn. X insere seu adn no adn bacteriano. ligar-se a ela e injetar seu adn na hospedeira. Ocorre apenas que. De que maneira a célula sabe quando copiar um gene. Os bacteriófagos os análogos procarióticos dos vírus são fragmentos de adn revestidos por uma camada de proteína. Muitos detalhes foram descobertos. liga-se ao segundo ribonucleotídeo. inteligentemente. incapaz de sustentar-se por si mesmo. quando o bacteriófago À. reparando o corte. o fago sequestra a maquinaria da hospedeira. esta fabrica tantas cópias de X que explode. Acélula bacteriana típica contém milhares de genes. o bacteriófago precisa descobrir uma célula bacteriana apropriada. O adn do fago é bem pequeno. Nas procarióticas. movendo-se a apro madamente vinte a cinquenta nucleotídeos por segundo. a polimerase do arn liga-se quimicamente a eles. helicoidal. O que fará com que o bacteriófago À. ser replicado junto com o resto do adn bacteriano quando a célula se dividir. Um dos exemplos mais simples do controle do gene encontra-se no ciclo de vida do bacteriófago X. Apolimerase dês em seguida. mude do ciclo lisogênico para c lítico? Quando o adn de um bacteriófago penetra na célula. desembaraça o adn. o adn de À no adn bacteriano muda para o modo lítico. Isso é conhecido como ciclo lisogênico. l seguida. a polimerasf do arn liga-se à cópia da promotora de um bacteriófago X. Logo que os primeiros dois ribonucleotídeos correios são comparados cr o molde. e a célula típica de um mamífero chega a dezenas de milhares. contendo a codificação de apenas uns cinquenta genes. talvez muitas gerações depois. para que a cadeia de arn que será fabricada possa "l o molde do adn através do átomo de hidrogénio que se liga ao mesr Nesse momento. explodindo a célula. Faz isso através de uma manobra complicada cortando um fio do adn emaranhado. não fosse o fato de que outra proteína. portanto.Acido GGA Glutâmico passo é necessário. requerem uma proteína adicional. Em outras ocasiões. e esperar a sua hora. altas doses de luz ultravioleta). mas bastante coisa permanece ainda nebulosa. para fazer com que a polimerase se desprenda do adn. dessa vez. Essespas são repetidos ao longo do gene a uma taxa muito alta. o adn do X pode descansar tranquilamente. Este fenómeno é denominado ciclo lítico. passando o fio não cortado através do fio cortado e. Esse número não é suficiente para criar sua própria maquinaria de replicação. enfrenta problemas (encontrando. de modo que. seguidas por uma região do mesmo comprimento. Alguns genes. O fago. fazendo de duas uma única molécula. é uma região palindrômica5 que contém cerca de seis ou sete pares de bases gc. mas não todos. o fago fabrica milhares de cópias de si mesmo. Quando a bactéria. é um parasita. Para tirar cópias de si mesmo. porém. APÊNDICE 271 Acópia causa um problema: o movimento da polimerase através do adn entrelaçado. onde começa a cópia. Nela. denominada p. e de que modo escolhe um gene específico entre milhares? O problema do "controle do gene" constitui um grande campo de pesquisa.4 Isso faria com que a cópia diminuísse de ritmo ou parasse inteiramente. Compara a terceira posição com seu riboi cleotídeo correspondentemente ativado e o liga à cadeia crescente. denominada "integrase" . rica em pares de bases at. invade uma célula. a polimerase liga-se à forma ativada de um ribonucle» deo que é complementar à primeira base do adn. mantendo separador fios do adn enquanto se move. uma posição ao longo do molde do adn. faz com que o adn à frente da polimerase se tome superconvoluto. com transbordamentc de novos bacteriófagos. Um dos primeiros genes a ser ativado é o relativo a uma enzima. denominada topoisomerase. digamos. complementar à segunda b do adn. em seguida. Às vezes. contudo. à qua a polimerase do arn deve juntar-se para iniciar o ciclo lítico. pensa-se que a maioria dos genes é controlada por sistemas análogos ao de X.904 nucleotídeos. Os ribossomos são complexos imensos. a uns dez nucleotídeos acima. Esse processo é melhor compreendido nas procarióticas. Outo gene X codifica a fabricação de uma proteína denominada "repressora". Quando a repressora é retirada do primeiro local. Por si mesmos. A proteína Cro liga-se fortemente ao local de ligação da terceira repressora . Nas procarióticas. nas condições correias. O terceiro local sobrepõe-se à promotora do gene que codifica a própria repressora. O mARN copiado é fixado por uma partícula denominada ribossomo. o local é marcado por um trecho denominado sequência Shine-Dalgamo. Há. Através desse mecanismo. Quando a repressora de À. O controle do ciclo de vida do bacteriófago À. a tarefa passa a ser a de traduzir a mensagem para uma proteína. A enzima de integração liga-se em seguida a fragmentos do adn. três proteínas rotuladas como IF-1. A fim de iniciar a tradução. que tem um sequência semelhante a um local no adn hospedeiro. Nas eucarióticas. Essa operação deixa ambos os fragmentos de adn com extremidades complementares. Arepressora liga-se fortemente a uma sequência do adn de X. Nas procarióticas. Se a concentração da repressora falha no ponto em que ela se dissocia do terceiro local. com comprimentos de 120.542. o gene da repressora é novamente ativado. APÊNDICE 273 TRADUÇÃO Logo que o arn mensageiro é produzido. e ao segundo mais fortemente do que ao terceiro. Experimentos demonstraram que quando ribossomos são separados em seus componentes e em seguida remisturados. de modo que o ciclo lítico é desligado. a partir da extremidade 5' do mARN. os componentes. o gene de uma proteína denominada Cro é ativado. O ribossomo pode ser facilmente decomposto em duas grandes peças. if-i e IF-3 ligam-se à unidade . é ativado. A enzima realiz isso cortando o adn circular de X em um local específico. O ribossomo enfrenta um problema semelhante ao da polimerase do arn: tem que descobrir o ponto no mARN em que iniciará a tradução. a iniciação começa simplesmente na primeira sequência aug. e 2. até que o terceiro local é preenchido ocasião em que se interrompe a síntese. que a integrase cort também. em especial nas eucarióticas. denominadas subunidade 30s e subunidade 50S. que o átomo de hidrogénio liga entre si. o ribossomo é automontável. "pegajosas". Não obstante. compostos de 52 proteínas separadas (várias das quais estão presentes em cópias múltiplas) e três fragmentos do arn. de luz ultravioleta ou de outros agentes nocivos. a partir do ponto de iniciação. a repressora X controla sua própria produção Na presença de alguns elementos químicos. três locais de ligação para a repressora todos enfileirados.1. os ribossomos não podem ligar-se diretamente ao mARN. pode implicar dezenas de proteínas. Arepressora liga-se mais fortemente ao primeiro local do que ao segundo. na verdade. Todos os gentes necessários para tirar cópias do adn X e revesti-los de capas de proteínas são copiados nesse momento. está presente. formarão espontaneamente novos ribossomos. Esse arranjo permite que a repressora seja sintetizada de forma incessante. IF-2 e IF-3 são denominadas faiares de iniciação necessárias. a polimerase do arn não pode ligar-se. o gene de uma enzima que destrói especificamente À.6 Incrivelmente. com controles de retroalimentação e fatores múltiplos colaborando para decidir quando um único gene deve ser ativado. Vários outros fatores são necessários.que insere quimicamente o adn de no adn bacteriano. desligando-a de forma definitiva e lançando o bacteriófago no ciclo lítico. O controle de outros sistemas de gene. A iniciação ocorrre na primeira sequência aug subsequente (o aug codifica a fabricação do aminoácido metionina). é um dos exemplos mais simples do controle do gene. 100 resíduos de aminoácidos. e os resíduos de aminoácidos covalentemente associados são ligados ao segundo tARN. na realidade. numerosos demais para mencionar neste curto esboç são também necessários a um sistema funcional de tradução. Esse processo tradução requer outra proteína. associada a uma proteína denominada fator de alongamento Tu (EF-Tu) aparece. um complexo de sete subuniIdades diferentes. fazendo com que if-i. e o papel da ener química. denominada ef-g. a iniciação da tradução ocorre em passos semelhantes. Ou proteína. Em seguida. Ele denominou a enzifl de polimerase l do adn. 2) à molécula mARN no local da iniciação do processo. foral descobertas duas outras polimerases do adn. Nas eucarióticas. em todas as etapas tradução. liga-se ao códon de para impedindo que o ribossomo chegue até lá. foi demonstrado que o pap principal da polimerase l não é sintetizar o adn durante a divisão da célut mas sim reparar o adn que foi danificado por exposição à luz ultraviold a mutágenos químicos ou outras agressões ambientais. O papel"Í Pol u permanece obscuro: células mutantes que carecem da enzima BE APÊNDICE 275 exibem defeitos observáveis. Nesse ponto. IF-2 e IF-3 se desprendam. esperando que o fator de liberação se mova. para uma função aü desconhecida. contudo. A comunidade científica ficou extasiada comi descoberta. trazendo o aminoácido apropriado e se liga ao ribossomo. Mais tarde. que correspondem a um códon de parada. esse esboço pode dar ao leitor uma ideia doprocess através do qual a informação genética é transmitida e também uma noç da complexidade envolvida na transmissão.ribossomal 30s. Arthur Komberg demonstrou que uma certa enzima po polimerizar as formas ativadas de deoxinucleotídeos e transformá-las a uma nova molécula de adn. embora o número de fatores de iniciação possa ser tão alto como dez ou mais. variando em comprimento de trezentos a cerca de 1. vários mecanismos para "conferir" a tradução. Em vez de ficar simplesmente mARN. e. uma segunda molécula de tARN. e a proteína flutua livre e entra na solução. Além disso. A Pol 111 foi identificada como a principal 1 enzima envolvida na replicação do adn em procarióticas. Não obstante. Apenas uma das subunidades participa da ligação química concreta de nucleotídeos. as outras comparecem em funções . Uma das considerações importantes nessa divisão é assegurar qi a informação genética seja copiada e passada adiante sem falha. A primeira molécula tARN perdeu nesse momento seu aminoácido. replicaçâo do adn Chega um momento na vida de toda célula em que ela começa a pensar e divisão. a qual ain está ligado. No passo seguinte. Um laço de peptídeo é formado entre os dois aminoácidos mantidos no ribossomo. o primeiro tARN dissocia-se do ribossomo. Outros fatores. Este complexo passa em seguida: l) a ligar-se a um complexo previamente formado de uma molécula iarn que transporta metionina e liga-se a IF-2. o segundo tARN 274 A CAIXA PRETA DE DARWIN entra no local do ribossomo antes ocupado pelo primeiro tARN e o rib somo desce exatamente três nucleotídeos no mARN. denominada fator de liberação. o ribossomo cor separa a cadeia completada depeptídeos da molécula tARN final. Eles inciu as enzimas que inserem quimicamente o aminoácido correto no tAl correio. flutua para longe e está livre para mi outra rodada de síntese de proteína. O ribossomo inat dissocia-se em seguida do mARN. a Pol ir e a Pol liï. Com o passar dos anos. sob a forma do nucleotídeo ativado gtp. i Apolimerase III do adn é. Esses passos são repetidos até que o ribossomo alcança uma seqüên de três nucleotídeos. o fator de libera muda o comportamento do ribossomo. a subunidade ribossomal 30s liga-se a um complexo crescente. ' Em 1957. e ir bocado de esforço é investido nessa tarefa. que era uma cópia exata de qualquer "mold de adn que ele introduzia na mistura da reação. Nessa altura. por exemplo. que a forquilha de replicação abra outro trecho do adn. iniciando-se em uma extremidade 3' livre e trabalhando de frente para trás na direção da extremidade 5'. duas outras proteínas. Essa operação requer vár . porém. a célula emprega outra ei para fabricar uma curta extensão de arn no molde exposto do adn. uma atividade de nuclease 3' -» 5'. adicionado desoxinucleotídeos extremidade. O segundo problema ocorre quando se abre a "forquilha" da replici A síntese de um fio do novo adn pode prosseguir sem dificuldade. Não obstante. ao longo do adn parental. em l direção 5' -» 3'. nenhuma polimerase conhecida sinti na direção 3' * 5'. para longe da forquilha de replicação. se ligam aos fios separados. Afunção de nuclease do Pol in permite que ela volte atrás e remova o nucleotídeo incorreto e mal emparelhado. a Pol m completa com todas as sete subunidades só se desprende depois que todo o ADN-molde (que pode ter uma extensão de mais de um milhão de pares de bases) é copiado. depois de ter sido aberta uma extei. Este é o trabalho da proteína DnaA. preenchidos os espaços com adn. tendem a se desprender do molde do adn. atrasando-a enormemente. vários problemas. enquanto o adn é copiado. E o fio que a polimerase fabrica enquanto lê o molde na direção 3' criando um novo fio na direção 5' -» 3'. que desembaraça os nós que ocorrem enquanto o complexo se desenvolve através do adn de dois fios. milhares de vezes mais erros se insinuariam quando o adn fosse copiado. como no caso da cópia. Log a cadeia do arn alcança a extensão de dez nucleotídeos. Sem ela. Depois de separados os fios. conhecida apropriadamente como "origem da replicação". outra espoleta arn tem que ser feita e a síntese do adn continua de frente para trás direção do fragmento previamente sintetizado. Isso significa que pode degradar adn polimerizado e transformá-lo em nucleotídeos livres. Além de uma atividade polimerizante. após ligar-se a apenas dez a quinze nucleotídeos. uma espoleta arn é fabricada perto da forquilha e a síntese do y prossegue de frente para trás.acessórias de importância crítica. de adn. enzima pode iniciar a síntese do arn a partir de dois nucleotídeos. Essa atividade é denominada de "conferência de prova tipográfica". a polimerase do adn pode iniciar a síntese. A primeira tarefa a ser abordada durante a replicação. por que uma polimerase degradaria também o adn? Acontece que a atividade de nuclease do Pol Hl é muito importante para assegurar a precisão do procedimento de cópia. e "costura juntas" as extremidades das peças do adn. As subunidades polimerizantes. A polimerase do adn não pode iniciar a sintetização 276 A CAIXA PRETA DE DARWIN ligando dois nucleotídeos da mesma maneira que a polimerase do arn a cópia. denominadas DnaB e DnaC. como fazem todas as polimer Mas de que maneira sintetizar o segundo fio? Se feito diretamen) polimerase teria que ler o molde em uma direção 5' . Mais duas proteínas são recrutadas para a "bolha" crescente do adn aberto: proteína de ligação de fio único (ssb). é a separação dos dois fios do adn parental. Nucleotídeos corretamente emparelhados são resistentes à atividade de nuclease. ironicamente. a Pol m desempenha. dessa man sintetizar o novo fio numa direção 3' -» 5'. Em vista disso. a enzima do adn só pode adicionar nucleotídios à extremid. Suponhamos que o nucleotídeo errado se incorporasse à cadeia crescente do adn . Se isso acontecesse na célula. Embora não haja razão ta. e a girase.3' e. um polinucleotídio existente. antes de a replicação ser completada. a polimera adn pode usar o arn como "espoleta". Em vez disso. que mantém os dois fios do adn parental separados. e prossegue em ambas as direções imediatamente. Agora. As espoletas de arn têm ser então removidas. a polimerase teria que voltar atrás centenas de milhares de vezes. A replicação começa em uma certa sequência do adn. por que isso não poderia ocorrer. Surgem. Síntese ulterior nesse fio "atrasado" terá que esperar. 82-115. 1. E. Nova York. junho 1992. Mayr. "The Process of Evolution Toward a Newer SynÏhesis". Schützenberger. "Beyond Neo-Darwinism An Epigenetk Approach to Evolution". 3. (1983). Cambridge.73. One Long Argument. Cap. (1992). 2. N. 6. "Weird Wonders: Was the Cambrian Explosion a Big Bang or a 'WïmpeT?". Johnson. Oxford University Press. 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(WS). p. 25. D. Margulis.509-39. 4.G. Hitching. On the Génesis ofSpecies.86-7. (l 995). Mivart. ed. p. B.6ïJ Crowson. servem também como conectores..80-1. Darwin. e o cílio é um exemplo de tal sistema.. Biochemistry.. e S.29. Aneshansley. e Voet. Nova York. D. Norton. Meinwaid (l 989). Capítulo 4 1. 1. Aneshansley e J. 165. e B.. E. "The Evolutionary Origin and Phylogeny of Microtubules. Dawkins.505-18. Eisner. um sistema pode ser mais complexo que o sistema mais simples imaginável. "Early Evolution of Microtubules and Undulipodia".96. "The Bacterial Flagellar Motor". p. 28. p. T.. Cavalier-Smith.91-106. Conforme mencionado antes. Nova Yóri Cap. Uma busca no Science Citation índex revela que cada trabalho recebe em média menos de uma citação por ano. Uma boa introdução geral aos flagelos é encontrada em Voet e Voet. Attygalle. "The Molecular Basis ofBlood Coagulation". p. W. M. | 17.. J. "Protoctists and Polyphyly: Comme nt on 'The Number of Symbiotic. R. D. Dawkins. International Review of Cytology. ver qualquer uma das seguintes fontes: Furie. Bali. Kara-Iva nov (1993). S 15. . (l 992). 2a.68. Mitotic Spindies. 20. p. (1978). Widom (l 969).E. 503. Há ainda outros conectores nesse sistema. Os contatos que o braço da dineína estabelece com o microtúbulo. M.97-164. Cavalier-Smith. (1987). G.83. (1995). L. B.W. Annals ofthe New York Academy ofScience. BioSystems. (l 872). and Eukaryote YïageWyBioSystems. Blankespoa e J. Eisner.C.259-60. Uma boa introdução geral à coagulação sanguínea pode ser encontrada em Voet.1. Nova York.l54. Szathmary. (1982). J. St. j 21.M. 16. Aneshansley. Khan (l 994). A. Bray. Biochemistry. "Successive Translocation into and ou tof the Mitochondrial Matrix: Targeting of Proteins to the Inner Membrane Space by l . FEBS Letters. D. nada menos.. as sequências de aminoácidos dos qu atrc domínios teriam que ser compatíveis entre si. L.471-516. (1993). 3. "The Coagulation Cascade: Initiatio n. Por questão d l clareza e coerência. Cambridge. e o domínio 3 reunindo-se mais tarde a eles. Dois deles. Annual Review ofBiochemistry. Schekman (1992). C. J. BioSystems. 2. 6. Maduke (1994). contudo. Annals of lhe New York Academy of Science. usei na citação os nomes comuns das proteínas. Roise. 3a ed. 3. N. os descendentes do animal mutante têm que substituir todos os outros animais.2. T. Komfeld. e W. e assim por diante. 9. 4. Cavalier-Smith. Ostermann. M. R. SIy (1995). J. "Import of a Mitochondrial Presequence into R Denitrifícans". gordura.495-508. D. Davie. and Regulation". 28. em seguida. e M. contudo. Watson (1994). 2. p.. Garland Publishing. Maintenance. As probabilidades não são diminuídas se os domínios são encadeados juntos en ocasiões diferentes com os domínios l e 2 reunindo-se em um evento. in The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease. Valle. R. 1. B. S. são do mesmo tipo 8. O tpa tem um total de cinco domínios. Chioroplasts and Microbodies".0 gene é uma parte do adn que instrui a célula sobre como fabricar uma proteína 5. Essas considerações ulteriores tomam o evento ainda mais improvável.556-7. 503. A palavra fator é frequentemente usada em pesquisas quando não se conhece com certeza a natureza de uma substância sob estudo seja ela proteína. K. As proteínas que participam da coagulação sanguínea são freqüentementi identificadas com algarismos romanos. p. Thrombosis and Haemostasis.F. O sufixo génio designa o progenitor inativo de uma molécula ativa. espalhar-se através da população. Esse cálculo é extremamente generoso. T. Wuestehube e R. o velh o nome continua às vezes a ser usado. (1987). Inglaterra. 30.363-70. Sly e D. Alberts. terminologia em seu artigo publicado na Thrombosis aiid Haemostasis. 61.. ou duas na primeira tentativa e uma em cada das duas tentativas seguintes. É bom manter em mente que um "passo" poderia muito bem ser de milhares de gerações. p.S. tais como Fator v e Fator Viu.l. Lewis.55-71. porém. B. Mechanisms m Blood Coagulation. Jd. Molecular Biology ofthe Ce. p. T. Cambridge University Press. Halkier. a combinação teria que estar localizada em uma área ativa do genoma.R. 10. Neupert (l 987). Harti.E. Kisiel (1991). J. W. os sinais correios para ligar as partes teriam de estar instalados.. Nova York. Scriver. Doolittie u sa ess. "The Number of Symbiotic Origins of Organelles".9-13. "Vesicle-Mediated Proteja Sorting". Raff. 7. carboidrato ou outras. além de outras considerações que afetariam o resultado. (1992). p. Na via da coagulação sanguínea todos os "fatores" são proteínas. McGraw-Hill. Mesmo depois de esclarecida a identidade.91-106. Nova York.D. Doolittie. 70. 337. Fujikawa e W. Guiard e W.L Beaudet.K. 280 A caixa PRETA DE DARWIN 4. A. W.. A fim de funcionar. Cavalier-Smith.S. Pryer. Supõe. "The Simui» neous Symbiotic Origin of Mitochondria. Uma mutação tem que começar em um único animal e. que os quatro tipo' de domínios teriam que estar na ordem linear correia. as probabilidades de terminar com quatro bolas pretas são as mesmas. org. "1-CeII Disease and Pseudo-Hurler Polydystrophy: Disorders of Lysosomal Enzyme Phosphorylation and Localization".24-8. Roberts e J. p. K. Pense nas probabilidades de pegai quatro bolas pretas em um barril contendo bolas pretas e brancas. p. "The Evolution ofVertebrate Blood Coagulation: ACaa of Yin and Yang". Para isso. Fibrinolysis and the Complement System.. Se tiramos ime diatamente quatro. p. (1991). p. ïd.G. p. conforme notado em Joyce. p.p. 6. 1995.G.E. 100.Bipartite Signal Peptide". T. The Primor dial VRM System and the Evolution ofVertebratelmmunity. D. Nova York. 3.'R. p. Vetvicka (1993). G e u. cap.P. e J. contudo. 5. The Modified Nucleosides m Nucleic Acids. Nova York. Os átomos de hidrogénio das molé.D. (l 994). 51. 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Embora se pensasse anteriormente que essa etapa não exigiria o atp. Hall. Parson. i 1.027-37. Nova York. simplesmente acompanham outros átomos na síntese do amp. Atkins.800. Os exemplos incluem: DuPasquier. Boas introduções ao sistema imunológico podem ser encontradas nas seguintes fontes: Voet. P. 4. 2. Weissman (1994). NY. 3'ed. Frei man and Co. (1993). trabalhos nais recentes demonstraram que o atp é necessário para que a reação ocorra em :oncentrações fisiológicas de bicarbonato.. 2. Austin. D. 3rown Publishers. T. e Alberts. Voet. "Evolution of Immune Reactions". C. Biochemistry. (l 989).H. (1992). Molecular Biology ofthe Cell. R. Proteins: Structure and Molecular Properties.C. p.F. Voet. "Molecular Evolution of the vertebrate Immune System".. Cold Spring Harbor.. Exceto pelas células que fabricam classes especiais de anticorpos. 1. Várias outras simplificações serão usadas. "rna Evolut il and the Origins ofLife". W. 3. 4.215-6.Albertsetal. Zubay. p. 18. Além disso. Voet (1995). D.. Stewart. 7. (1961). S. C ol Spring Harbor Laboratory Press.E. . de modo w não é realmente necessário dar atenção aos mesmos para expor a ideia...l. 7.217-24.F. Dubuque. Baltimore e I. p. na naior parte. Baril. Creighton.383-92. Proceedings of the National Academy ofSciences. 2. ' 5.W. Os átomos de hidrogénio. mmunology Today.ulas não serão discutidos nem indicados na Figura 7-1. porque foram descobertas na Bursa fabricius de aves.Sima. Oro. G. p.osturar juntas as peças. 5. W. Criticai Reviews m 'mmunology.. e L. 8.1. e J. B.. Atkinson (1991). p. 12.. John Wiley & Sons. Gesteland e J. Orgel. não discutirenos mais aqui essa complicação. 338.C. J..551-651.. Exceto peia degradação do ATP. 191.Principles of Biochemistry.Vaftwe. 1993. Deve-se mante r :m mente que só a base adenina é fabricada pelas reações de amónia e cianeto de lidrogênio. D. Roberts e J.. in The rna Worid. 13. O nucleotídeo amp seria muito difícil de se produzir em condições plausíveis na Terra primitiva. apmis.193-4. 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A. A. contudo. The Origins ofOrder.549-57.P. K.J.D. Pensadores gradualmente os abandonam e mesmo os ridicularizam ' : NOTAS 283 entre si. observou que "enormes edifícios de ideias como o positivismo nunca desabam de fato. N. M. Rhetoric Society Quarterly.093-120 Deve-se manter em mente que os compostos descritos nesse trabalho não têm a fundação anexada.. Bloom. CO. 9. p. Oxford University Press. (1993). R. A citação que acompanhou o prémio aludiu ao impacto de sua obra sobre os estudos relativos à origem da vida. 4.L. org. G. J. V. portanto.l4. p. 5. Jovanovic e I.A'ew YorkReview. Para manter coerência com outras descrições. Dose. Procee dingsoftheNationalAcademyofSciences. 16. S. L. 6.H. 13. e S. The Closing of the American Mind. Joyce. 19. Cold Spring Harbor. Alberts.L. Origins: A Skeptic's Cuide to the Creation ofLife on Eart h. J. p. Interdisciplinary Science Reviews.F. Pensa-se agora que a atmosfera da Terra primordial era muito diferente do que supôs Millere. Embora numerosas declarações nos livros e revistas da comunidade científica sejam pessimistas. in The rna Worid. Laboratory Press." Campbell. 15. "On the Evolution ofBiochemica] Syntheses".10. Lewis.. 31. S. p. Niketic. Shapiro. "Prebiotic Syntheses in Atmospheres Containing CH4. Kolb. muito menos provável que produzisse aminoácidos mediante processos atmosféricos. 13. Robins (1989). John Angus Campbell. 3eü. Z.P.348. p. Schiesinger. Summit Books.. S. "Life at the Edge ofChaos?". 13. 19. (1945). (1994). 38. Orgel e R. p.28-30. Journal ofMolecula r Evolution.F. .4. Nova York. 28. Lehninger.Evolution. Nguyen. E. 35. 38. Speed (1992). Kauffman. 26.397-410. Cóld Spring Harbor .M. p. Para seu crédito. Principies o f Biochemistry. M. Nova York. 38. Kauffman.C. McMorrow e F. (1993). 14. Inglaterra. "Evolution ofa-and p-Tubulin Genes as Inferred by the Nucleotide Sequences of Sea Urchin cdna Clones". "Antichaos and Adaptation". p. têm o formato parecido com o de uma proteína denominada superóxido dismutase. Seria de se esperar que proteínas com sequências semelhantes levassem à construção de modelos que explicassem como sistemas bioquímicos complexos poderiam ter se desenvolvido. Voet (1995).257-6 8. Os anticorpos. p. S.A. John Wiley & Sons.K. p. é semelhante a uma proteína encontrada em bactérias. 2. E a rodopsina. Outiines of Biochemis try. The Origins ofOrder. por exemplo. que é usada na visão. Wagner. Kimura. p. Scientific American. Oxford University Press.G. De forma oposta. que participa da produção de energia. e J. Ainda assim.. Worth Publishers. (1991).60-76. Worth Publishers. p. p. 19..P.. H. Conn. e J. T. Nova York. MA. Whittam (l 991). T.A. A. no início da discussão padrão. 17. fed. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology (1987).K. 29. Sunderland.82.28-35. Sinauer Associates. Oxford. ld. Adell. Ooi (1987).H. Journal of Molecular Evolution. Oxford University Press. . e S. Cold Spring Harbor Laboratory Press. Kauffman. 28. Gannon (1994). Journal ofMolecular Evolution. "Evolução de proteínas" e alguns tópicos variados. Nova York. 25. D. 15. Lehninger et ai. E. Otaka. Bruening e R. Journal of Molecular Evolution. Sd.411-9. Hori e S. 18. Alexandraki. V. Dói (l 987). Stumpf. algumas proteínas que discutimos neste livro têm sequências ou formas semelhantes às de outras proteínas. vol.. The Origins ofOrder: Self-Organízation and Selection in Evolution. 27. NY. no qual diz que há "objeções científicas válidas l Capítulo 9 i 1. Deryckere. e T. denominada bacteriorrodopsina.305-9. Journal of Molecular Evolution.S.p.E. Journal of Molecular Evolution.244. "A Derivation of Ali Linear Invariants for a Nonbalanced Transversion Model". p. John Wiley & Sons.l70-l. Evolution ofCatalytic Function. p. Nova York. Dopazo (1994).L. que ajuda a proteger a célula contra danos provocados pelo oxigénio. Nelson e M. (1970). Selander. D. p. agosto.G. The Neutral Theory ofEvolution. 22. Biochemistry. "Tail-to-Tail Orientation ofthe Atlantic Salmon Alpha-and Beta-Globin Genes". e T. 24. Cox (1993). 12. "Phylogeny ofProtozoa Deduced from 5s rRNA Sequences". Na verdade. S. o fato de que essas comparações de sequências não nos ajudam a compreender as origens de sistemas bioquímicos complexos milita fortemente contra a teoria da evolução gradual. Rudennan (1983). S. (1993). 26. P. 21. Incluí nesta categoria trabalhos que são listados nos índices de revistas sob os títulos "Evolução molecular". Kumazaki. R. 20. 19. 52. Cambridge University Press. p.A. p. D. G. Clark e T. 23. Osawa (1983). A. 19. "Examination ofProtein Sequence Homologies: IV.L. 16. (l 993).. Twenty-Seven Bacterial Ferredoxins". T. Biochemistry. A. Evolution at the Molecula r Levei. Voet. 19. as semelhanças nada nos dizem sobre a maneira como a visão ou o sistema imunológico poderiam desenvolver-se em etapas. J. A. um repúdio ao cenário Staniey Miller.. Lehninger. 13. o texto de Voet e Voet contém. Journal o f Molecular Evolution. Nova York. (1983).L. "Monte Cario Simulation in Phylogenies: An Appiication to Test the Constancy of Evolutionary Rates". F.l7.viii. Origins: A Skeptic's Cuide to the Creation ofLife on Ear th.H. (l 992). org. J. Nova York. R. Nova York. Yarus (1995). "Plasminogen Mutants Activated by Thrombin". 13. R. "Catalytic Antibodies".F. p. ícarus. Paley. Raper J e G.l 10-1.36. pode tomar-se muito convincente. 11.763-97. 199-200.35. Jamais poderemos provar que uma dada função é a única que poderia ser intencional ou que e mesmo intencional. 19.: 61. 1996). S. que tenta quantificar a inferência de planejamento .M. Marshak. Dawkins."Life'sGrandDesign". L-. 19. 9. (1993).Sober.90. 18. Edwards. Devine.31-2.5. Co. S. Nossa prova.W.344. F. dissertação de doutorado. 8. R. 5.°. 14. A detecção de planejamento em padrões tipo cara-coroa e outros sistemas que não interagem fisicamente é feita de outras maneiras.p.34-5. dez embro. É difícil quantificar planejamento. Sober. p. 9. Esta é uma questão de juízo de valor. 3.J.J. (1985).l 71-2. Origins: A Skeptic's Cuide to the Creation ofLife onEarf h. p. W. Shapiro. M. Annual Review of Biochemistry .. 17.R. | . Joyce. 22. Annual Reviewof Biochemistry. p. (1982). p. 6.H. O. Citado em Barrow. 269. Barrow e Tipler. Nova York.179-80.34. p. p. R.l 30. Universidade de Ulinois. (1980). Londres. Dawkins.W. 4. Miller. p.J. NOTAS 285 Capítulo 10 1. fevereiromarço. p. p.. p. Paley.M. : 5. e L. Oxford University Press. Shapiro. Norton. Orgel (1973). e pesquisas futuras deveriam ser feitas nesse sentido. Sober. Paley. Roberts (l 994). Nova York.E. (l 986). TheBlind Watchmaker.32. p. Boulder.207. Resenhado em Gold. p. G. p. | Summit Books. . Summit Books. p. "Diversity ofOligonucleotide Vmcüons". Norton. Uhienbeck e M. Paley.E. (l 992).5. Crick. Tipler (1986).C. mas não impossível. 8. Westview Press. (1996). R. 2. J.. Paley. K. Dyson. Pantheon Books. Cook. "Directed Molecular Evolution". Natural Theology. Hunter.36. p. 15. p. 21. Benkovic. Miller. (1994). p.29-30. KM. The Design Inference: Eliminating Chance Through Small Probabilities. Philosophy ofBiology.9-10. p. e F.G. p. in Perspectives in Modern Physics.. W. Nova York. J. S 7.3. 184-5. Miller. E.F. American Tract Society. em termos do que ele chama de "recursos probabilísticos" de um sistema. Science on Trial. Futuyma. 7. Polisky. Journal of | Biological Chemistry. 16. Dawson. "The Search for Extraterrestrial Technology".29-54. 4. D. ainda assim. The Anthropic Cosmological Principie. Sober. p. Ver Dembski. 64. (1966). 15. 10. Capítulo 11 | 1. W. B..643-4. (1986). p. R. Nova York.989-92. 20.D. Uma partida excelente foi dada porBill Dembsk i em ' sua dissertação (Dembski. A. John Wiley and Sons. Gould. "Directed Panspermia". p. 12. W.6. p. Scientific American. The Pandas's Thumb. p. TechnologyReview. Dawkins.37-8. 6. p.B 2.. sucedidos sobre fenómenos surpreendentes. Algumas teorias científicas fizeram grande número de prognósticos bem. outras não.. l 236 A caixa PRETA DE DARWIN O juiz Overton. Prometheus Books. d as quais dependia a seleção natural" (in Ruse. orientada pela lei natural. 1988.384). 1988. Laudan não viu motivo para sentir-se satisfeito: "A vitória no processo de Arkansas foi vazia. p. Durante séculos.) (1988). 1988. p..355). But [s It Science?. Se o indivíduo assume a posição de que a evolução ocorreu não só exclusivamente por lei natural. 1988. escreveu: "As ideias de Ruse não representam um consenso firme de opinião entre os filósofos da ciência. 4. (org. mas que o processo é "aleatório" e "imprevisível" . outras j não. | 34. não" (in Ruse. outras. Galileu e Newton assumiram a responsabilidade de provar a existência de fenómenos gravitacionais. isto é. 3.277 (1992). Algumas conseguiram uma 'concordância de induções'. i outros não. muito antes de alguém ser capaz de dar uma definição causal ou explicativa da gravitação. com referência à lei natural . escreveu que: "l) A ciência é . Muitos e relevantes documentos do processo § foram reunidos em Ruse.. Alguns ramos da ciência demonstram atualmente alta taxa de crescimento.348). A decisão. foi violentamente criticada co mo | inepta por outros filósofos da ciência. p. por exemplo . 2) Tem que ser explicativa. algumas delas são evidentemente falsas e algumas se | baseiam em argumentos falaciosos" (in Ruse. do estado de Arkansas. Laudan citou numerosas exceções à opinião de Overton: "Esse requisito (de explicação através de lei natural) é um padrão inteiramente impróprio para verificar-se se uma alegação é científica. p. A regra reformulada é basicamente idêntica ao que um filósofo peripatético da | ciência chamado Michael Ruse disse que eram as características definidoras da ciência | durante o julgamento de 1981 para determinar a constitucionalidade da lei "Trata mento j Equilibrado para a Ciência da Criação e a Ciência da Evolução".137-8 (1 992). pois conseguid a apenas às expensas da perpetuação e canonização de um falso estereótipo do que a ciência é e como funciona" (in Ruse. se é que algum. poucos. Darwin assumiu a responsabilidade de provar a existência da seleção natural quase meio século antes de os geneticistas serem capazes de formular as leis da hereditariedade. | A decisão do juiz William Overton." A decisão de Overton foi recebida com desprezo por outros filósofos da ciência. Pior ainda. fundamentouse | bastante nas ideias de Ruse.354). Philip Quinn. não constituem necessariamente a palavra final. Claro. o fato de "evolução" e "religião" serem compatíveis depende da maneira como cada um as define. 4) As conclusões j são provisórias. outras. declarando a lei inconstitucional. no entanto. Larry Laudan listou J consecutivamente os problemas: "Algumas teorias científicas são bem testadas. Algumas hipóteses científicas são adhoc. p. repetindo os argumentos de Ruse. e 5) E falsifícável (depoimento de Ruse e de outras testemunhas da ciência). j Buffalo. O ensaio de Dickerson pode ser encontrado na Journal of Molecular Evolution. M. i 3) Pode ser submetida a teste em comparação com o mundo empírico. ny. 44. e no Perspectives on Sclence & Christian Faith. cientistas reconheceram uma diferença entre provar a existência de um fenómeno e a explicação do mesmo de uma forma legítima. vê-las requer microscópios poderosos. (l 990). (1995).185. Chicago. | . W. Cosmos and Creator. G. (l 989).159. l Nova York. l. DC. The Blind Watchmaker. Quando | aplicado ao ADN. (l 986). Platzman e H. New York Times. (1954). : 10.6. 1. R. Em seguida. 12.W. na qual a iluminação é feita com elétrons. Nova York. Regnery Gateway. "Defending Science Against Anti-Science". 9 de abril de 1989. "The Crypto| graphic Approach to the Problem of Protein Synthesis". (1986). R.34. p. (1994). G. 5. Nature. Londres. Science. (1991). "Possible Relation Between Deoxyribonucleic Acid and b Protein Structure". D. Simon. Gamow. Scottish Academic Press. 2. Darwin on Trial. Pergamon Press . p. p. pegue um lápis. A maioria das "fotos" detalhadas das células é obtida com microscopia eletrônica. 13. Science and Creation. palíndromo significa uma sequência de nucleotídeos que tem o | mesmo sentido na direção 5' -* 3' nos dois fios da hélice dupla. Simon & Schuster. 250. Phillip Johnson realizou um trabalho admirável ao apontar as várias maneiras como a palavra evolução é usada. Jaki. 8.R. Ycas (1958). S. Gamow. Washington.em um sentido metafísico. Dawkins. As procarióticas podem ser divididas em duas categorias: arqueobactérias e eubactérias. Darwin 's Dangerous Idea. A reaçâo da ciência à hipótese do Big Bang. p. Um exemplo seria "Roma me tem amor". no jargão da bioquímica. 6. S.318. Yockey. Os cadarços atrás do lápis f serão. 173. Uma vez que as células são tão pequenas. Dawkins. insira-o entre os cadarços g perto de uma mão e empurre o lápis na direção da outra mão. Edi mburgo: 7. H. Dennett. Johnson. Norton. 3.63-9. é relembrada por Jaki. R.. 368. e não com luz.(1986). NOTAS 287 11. (1980). in Symposium on Informati on g Theory in Blology.P.L. e como definições mutáveis podem confundir a discussão pública do problema. H. 9.Dawkins. p. "A Mechanism for Social Selection and SuccessfuI Altruism" . incluindo a de Eddington e de outros ilustres físicos. A influência das várias culturas religiosas sobre o desenvolvimento da ciência é descrito em Jaki. | 5.515-6. O problema pode ser compreendido pelo seguinte exemplo: enrole um cadarço | de sapato várias vezes em volta de outro e peça a alguém para segurar fortemente nas g duas mãos as pontas do cadarço. p. isto é. org.E. então essa postura põe a "evolução" em curso de colisão com muitas fés religiosas. | 4. P. A distinção não tem interesse para a nossa finalidade. S. 665-8. seç. Quastier.7 . "fundidos". descrever a arquitetura interna das células. Maddox. (1986). Palíndromo é a palavra ou frase que pode ser lida da mesma maneira da frente | para trás e de trás para a frente. Regnery Gateway. J. Nature. e M.p. p. 178-9 ligação e rearrumação do. John Angus Campbell e Jonal Wells. por ter evitado que o livro se transformasse em um texto enfado por excesso de jargão técnico e por me ensinar a organizar as partes argumento e toma-lo mais facilmente compreensível.171-2. Steve Meyer. 152-3 ácido fónnico. 265-8 adenina (a). 274 iii (Pol 111). com alegria. 151 ácidos nucleicos. ameaças de. genes de anticorpos no. Os pontos altos deste livro devem muito à ajuda que me deram deficiências que permanecem são de minha total responsabilidade. 134 localização do. argumentação. Li Lowe-Krentz e Lynne Cassimeris. ] isso agora vai mudar. 128-9. 258 nucleotídeos do. Sou grato a meu editor. Gostaria de agradi também a Dei Ratzsch e a Paul Nelson por me ajudarem a reforç. 121. por conferirem os detalhes científ contidos nos capítulos de exemplos.162-3 agressão. 157-8 ADN. Al Plantinga. 81-3 i (Pol i). 132-6 estrutura celular do. Ben. 267 pseudogenes e. Obrigado a minhas colegas da Lehigh. Rose e Vincent p passeios ao parque que não fizemos e pelo Frisbee que não jogamos. 269-71 seqüenciamento do (sequência). 273-4 mudança no. 155-6. Bi Nichols. Robin Coilins.132-3 princípios bioquímicos do. 148. 265. 271-2 replicação. e é uma medida da rapidez com | que uma partícula se sedimenta em um líquido. Bruce. E Kenyon. 265. 265-76 controle. E peço desculpas a Grace. 267 síntese da. 266-8 adn. 90. 161. a tarefa cansativa de correr atrás de nossos filhos enquant' passava os fins de semana e noites na tranquilidade de meu escrito digitando. guiando-me através de tantas armadilhas filosóficas qi tas puderam identificar. Sou grato também às contribuiçõe Bill Dembski. ÍNDICE REMISSIVO abzima. 156 . Numerosos agradecimentos a Tom Bethell e a Phil John pelo estímulo e por terem mostrado a este cientista de laboratório o fazer para conseguir publicar um livro. 274-5 adp. polimerase do. 268-71 tradução. 96-7. Leo. Walter ReMine. Fico feliz pela oportunidade de agradecer publicamente à minha esp Celeste. Peter van Inwagen. Clare. 94-5 ácido aspártico. 274-6 cópia. 204-6 "interrompido". 147. 204-5 acelerina. || AGRADECIMENTOS A elaboração deste livro beneficiou-se muito de conversas que tive c várias pessoas.6. A abreviação S representa unidades Svedberg.227-8 polimerase do arn e. pelo apoio e estímulo incansáveis e por ter enfrentado sozinha. 48-50 planejamento inteligente e. 274 li (Pol 11). 123-5 Alberts. 133-4 classes biológicas do. 96 a-hélice.a-2-antiplasmina. 60. 185. 126 como blocos de armar das proteínas. 264 alfabeto fonético. 269 na pesquisa da origem da vida. 172-4 propriedades de diferentes. 151-3.259-62 categorias de. 94. 96 estrutura dos. 134-5 agente inteligente e. 132-3 arn e. 211-2 alienígenas. 260-1 aminoácidos polarizados. 137-8 células plasmáticas. 252-3 amina. criação do. 260-1 aminoácidos anticorpos e. 129 aumento. 223-7 Aristóteles. 109-14 anfifílicas. 137-42 função dos.147. 108. 130-2 via-complemento e. 154 analogia com a sonda espacial. 95. no adn.101 antrópico. 134 antitrombina. 59-60 sequências de. 126-42 aminoácidos e. 49 anticorpos. 113-4. série de livros. 59-60 referências bioquímicas aos. 245 argumento da característica inútil contra o planejamento inteligente. 266 mensagem corrigida e editada no. 120 antennapedia. 133 células t auxiliadoras. Frank. 129-30 proteínas. 249-51 lealdade à ciência. 128-9. 21. 260-1 amónia. são Tomás de. 18 Armstrong. 226-8 argumento da imperfeição contra o planejamento inteligente. 132 ponto de união de. 128-30. 126-9 seleção clonal e. 260-1 aminoácidos eletricamente carregados. princípio. 248 aparelho de Golgi. 126 células b e. 17. 204-6 limitações dos. 260-1 cadeias (correntes) de. planejamento inteligente e. 256 Amuai Review of Biochemistry (mis). moléculas. 171. 147-8 códons que designam os. 133 . 259-62 aminoácidos de hidrocarbonetos. 126 genes dos.96. 235-7.59-61.186 ARN anticorpo e. 257 Aquino. adn das. 33 biomoléculas. 132-6 influência da cultura no ponto de vista evolucionista darwiniano. 246-7. 175 arn transportadora (tARN). 48-9 neodarwinismo e. 259-62 atp. 276 arn ribossômico (rARN). 139 átomos. 175 pele e. 201-10 dificuldade em distinguir o. 90 autoridade. polimerase do. 14 geração espontânea e. 8 estruturas multicelulares e. 273. 269-71. 18-20 teoria de geração espontânea e. 273-4 arn. 195-6. unidade de. 249. 55 P-lençol. 175-7 pesquisa de Cech sobre. síntese evolucionista (neodarwinismo) na. David. 14-5. 283n. 54-5 mutação na. 265 besouro-bombardeiro. 174-5 pesquisa de Joyce e Orgel sobre o. 34 micronível da. 208-10 macroevolução e. coagulação sanguínea como. 187-8 bactérias. 265-6.161-2 fenómeno molecular e. 30 ativação. 252-3 biologia. conhecimento obtido através de. 136. 148. 161-2. 33 . 35 progressos desde meados da década de 1950.150. 265-6. 24-5. 113.13.l8 Baltimore. 266 arn teoria do mundo. 273-4 arrestina. 34. 259-60 bioquímica. 20-3 do sistema imunológico. 8. 204-5 máquinas moleculares e. 36-7. 203-5 questão da origem da vida e. 183-7 planejamento inteligente. evolução darwiniana e desafio à. 31-2 definição da. 264 Big Bang.271-2 bacteriorrodopsina. 71. 266. 264 p-lençol dobrado (pregueado). 268 bacteriófagos. teoria do. 72. 59-60. 13. 142 bases. 13 primeiros estudos de. 24-5 microevolução e. 40-5. evolução do.planejamento inteligente e.163 autocatalítica.151. 24-5. 124-5 arn mensageiro (ctarn). William Jennings. 182 Cavalier-Smith. John Angus. 19-20. 268 de proteínas. 18-20. 266-76 controle. 163-4 resumido. 161-3. 260-1 Causes of Molecular Evolution. 149 passos na construção dos. 109-10. 238 cadeia lateral. 147-65 ver também biossíntese do amp evolução darwiniana e.149 controle da. 159 Blueprintfor a Cell (de Duve). 148-53 Bloom. 18-9 a célula como uma.149 via metabólica A-*B-»c »De. 161-2 Bryan. 147-9 etapas na construção.livros didáticos de. 26-32 bioquímicos. 260-1 caixa de Pribnow. 255-9 do adn. 268-71 tradução. 148-50. 147-8. 31-2 calicreína. 24-5 blocos de armar da(s). The (Gillespie). Thomas. 183-7 da visão. 164 falha do. 174 célula(s). 271-2 replicação. . 159 bolinhas de energia. 255-9 b. 148-54 complexidade da. 157-8. 255-76 de células e membranas. 32-3 da visão. 165 descrição da(s). 274-6 cópia. 128-30. 147. 273-4 de lipídios. 148-54 planejamento inteligente e. 155-60. T. 259-65 biossíntese do amp. 153. transporte intracelular e. 154 blocos de armar das células. princípios. 282n. 16 definição. Allan. 209 moléculas envolvidas na. 255-9 como caixa preta. 24-5 o computador como uma. 155-60 evolução darwiniana e. 148.7 carbono. 108-10 como sistemas dinâmicos. 77 Cech. 265-8 de polissacarfdeos. 132-3 princípios bioquímicos da(s). 147-65 ver também biossíntese do amp descrição dos. 163-5 descrição da. 269 caixa preta interna. 268 de ácidos nucleicos. 25-8. 91 Campbell. 16 a reação da mente humana a. 77-80 planejamento inteligente e. 129-30 Centro Nacional de Educação em Ciência. 71-2 estrutura do. 252-4 cílio. 271 replicação do adn na. 274-6 tradução do adn na. 19. 273-4 pesquisa de Schieiden e Schwann sobre a. 251-2 religião e. 252-3 planejamento inteligente e. 108-9. 251-3. 129-30 procariótica.3 explicações sobrenaturais e. 20. 255 estrutura da. 235-7 sistemas complexos e. 129 planejamento inteligente e. 265 citoesqueleto. 237-9. 30 circulação do sangue. 256-7. 206-7 complexidade irredutível e. 235 máquinas moleculares e. 28. 14-5 fenómeno molecular e. 78-80 proteínas em. 74-8. 252 cianeto de hidrogénio. 30-1 chauvinismo. 258-9 citoplasma. 108-9 das plantas. 7-9 a questão da origem da vida e a. 66-7 evolução do. 8 história e. 237-45. 154-5 ciclo lisogênico. 80 o flagelo comparado com o. 255-9 célula t auxiliadora. 14-5 núcleo da. 271-2 ciência lealdade à. 128-30. 256-9. 132 células de plantas. 258 partes da. 108-9. 66-70 funcionamento do. 234-5 máquinas moleculares e. 191.119-20 eucarióticas. 259 células plasmáticas. 66-80 descrição. 80 292 A CAIXA PRETA DE DARWIN literatura de pesquisas sobre o. 266-8. 129 células b. 231-3. 175-7 filosofia e. 245-9. 238 cgmp. 76-7 separação das células. 257-8 . 259 plasma. científico. 269-70. 73-5.-269-70 auxiliadoras t. 271-2 ciclo lítico. esforços para moldar. 70-4 cinase da rodopsina. 285-6n. 17-8 citidina (c). 237. 19 tamanho do organismo e. 90 como sistema em cascata. 50-3 do flagelo. 84-5. 181 definição da. 104 controlando a. 50-1. 47-53. 55-6 precursor físico e. 144 do transporte intracelular. 116-20. 85-8. 206-8 complexidade irredutível da. 259 cloroplasto. 80 do sistema imunológico. proteínas da. conferências patrocinadas por. 97-104. 84-5 função da. 164-5. 220 precisão requerida pela. 201-4. 93-4 problemas de saúde causados por deficiência na. 116-8. 78-80 precursor conceituai e. 84-103 característica autocatalítica da. 18 clorofila. 115. 135-7. 267 classificação de vertebrados. 98-100 códons. 78. 103. 51-3 evolução darwiniana e. 94. 94 sistemas simples de. 164-5. 92-4 desencadeamento da. 60 Cold Spring Harbor Laboratórios. The (Bloom). 100-4. 102-4. 100-4 explicação de Doolittie da. 183 coluna vertebral. 54 da ratoeira. 88-92. 180 inadequação da. 84-6 proteínas na.218-9 do cílio. 100-4 fluxo de sangue e. 262 complexidade irredutível 47-9. 93. 96-100 criticada. 50-3 ver também sistemas bioquímicos complexos da coagulação sanguínea. 92 cenário yin e yang da. 104 analogia com canal de navegação. 84-5. 97. 103-4. 92. 158 coagulação do sangue ver coagulação sanguínea coagulação sanguínea. 269 colágeno. 47-8 determinação da. 17 classificações de plantas.citosina. 94-6 a evolução darwiniana e a. 140-1. 95-6 planejamento inteligente e. 259 ClosingoftheAmericanMilvi. 180-1 . 202 a máquina Rube Goldberg e. 51-3 como problemas para o darwinismo. 93. 121-2 função mínima e. 74-5. 145 Dialogues Concerning Natural Religion (Hume). bases da. 185 diabetes. 41-2. 97-104. Thomas.. TholTias. 204-5 criacionismo 15. 91-2 cooperação e simbiose. 83.C. 266-71 Cox. 245 efeitos de fundador. Niles. Picharei. 252 deoxinucleotídeos. 13-5.70. Klaus. 265 deriva gênica.74 Diógenes. 245. 274 deoxirribonucleico. 239 ver também religião Crick.68. A. Charles. 222. 35-6 . 16 conferência de provas tipográficas. 251-2 de Duve. 185-9 convertase c3. 34. 37 Creighton.Michae). 144. Jerry. 225. 257 duplicação de genes.. 45-7. 222. 132-8 DnaA.218 Dickerson.181 Dose.228 dióxido de carbono. 205-6. 24-8. 225 Eddington. 246. 230-1 Deviin. 54-6.177.71-2. 274. adn. 246 efeito Doppier. 218. Russell. 93. 195. planejamento inteligente e sistemas construídos com. 221. Freeman. 249 Darrow. 189 conhecimento da evolução molecular. Richard. Francis H. proteínas dos. 252 Dawkins. 21-2. 253 cópia. 197-8 computadores como caixas pretas. 7-8.160 Dennett. 22. 238 Darwin. 163 diabetes juvenil. 73. 138-40 convertase c5. 239-44 dineína. ácido ver adn deoxirribose. Christian. 120 Doolittie.212. 157 criação seletiva. 139-40 convertina. 152 diversidade de anticorpos. 184 Coyne. 249-50 cristalografia de raio x.da máquina Rube Goldberg. Albert. 96. 219-20 componentes naturais. 256. 191-2. 252-4 Darwin's Dangerous Idea (Dennett). Clarence. Daniel. 209-10 Copérnico. 159. 188. 214-5.S. 275 conhecimento baseado em bazófía. 42-3. 231 Einstein.223. 253 Eldredge. 275 doença da célula i.100-1 Dyson.205-6 cooperatividade. 171 dupla camada de lipídios. Dnae e Dnac. 116-7. 266. 155-60. 53-4 neodarwinismo. 24-5. 239 apoio de Dawkins à. 47-54. 264 estrutura quaternária da proteína. 73-6. 262. 148-53. 51-3 rejeição da. 190-5. 263. 46-7 . 190 influência da cultura na visão evolucionista e.35-9.146-7 macroevolução. 260. 88. 161-3 cascata da coagulação sanguínea e.elementos. 264-5 eucarióticas. 108-9. 13-5.163-5 bioquímica e desafio à. 265 estrutura secundária da proteína. 13-4 do transporte controlado por portão. 123 visão e.90-1. 23-5. 25-8.94 no besouro-bombardeiro. 130-2. 204-5 função mínima e. 264 estrutura terciária da proteína. 56 cílio e. 8. 260 elétron. 36-7. 269-71 evolução darwiniana (gradualismo) aceitação da. 155-60. 31-2 coagulação sanguínea e. 191. 268. 41-2. 179-80 complexidade irredutível e. 40-5. 263. 115-6 sistema imunológico e. 261 descoberta do. 179-80. 35 precursores conceituais versus precursores físicos e. 262. 34. 100-4 besouro-bombardeiro e. 15. teoria do. 263. 96-100 criticada. 47-8. 13-4. 164-5. 39 alternativas à. 20 Endier. 35-9 transporte vesicular e. 36 esclerose múltipla. 53-4 pesquisa da evolução molecular e. 189. 183-7 seleção natural e. 181. 60 biossintese do amp e. 180-1 limites da. 42-3. 23-4 vias metabólicas desafiando a. 45-8 descrição da. 141-4 como marco inadequado para entender a origem de sistemas bioquímicos complexos. 182-4. 143 estrutura primária da proteína. John. 40-2 enzimas digestivas. 80 criacionismo e. 89 "equilíbrio pontuado". 15. 38 enzimas catalisadoras. 205-6 ver também planejamento inteligente biossíntese do amp e a. 163-5 microevolução. 13. 256-9. 132-3 duplicado. 93-4. planejamento inteligente e. 30 fósforo. 18. 238-47.253 Gamow. Sidney. pesquisa da evolução molecular evolução gradual ver evolução darwiniana (gradualismo) Evolution at the Molecular Levei (Selander. 79 filamentos intermediários. 91 fator de liberação. 259 Fox. 86. 251-2 Fischer. 9 ver também evolução darwiniana (gradualismo). 101-2 fibrinogênio. 89-93. definição. 178-9 mutações nos. 21 flagelino. conhecimento através de. 151 fotossíntese. ciência e. 94-6 fator de alongamento tu (ef-tu). 227-8. 91. 135-6 fuso mitótico. Clark. arn anticorpo. 96 fatores de iniciação. 151. 97. 53-4. 93. 102 fator de tecido. 95. 187-8 explicações sobrenaturais. 101-2 filamento do flagelino. 182 experiência pessoal. argumentos contra. 203 íntronsnos. 92. 227-8 Galeno. e Whittam). 245-50. 157-8 fosfodiesterase. 95. 258-9 filosofia planejamento inteligente e. 101 fator de Hageman. 161-2 gene(s). 36 extremidade c-termina). 273 fibrina. 259 Futuyma. 89. 274-6 . 96.evolução. 79 flagelo bacteriano. 17 Galileu. 96. 96. 91. 7. 271-2 replicação do. 91-2 fator estabilizador da fibrina (fsf). 101 fator anti-hemofílico ativado. 274 fator de Stuart. 73. 94. 48-50. 87-9. 252-4 "explosão cambriana". 96. 173-4 função de sistema. 206-8 função mínima. pseudogenes. 268 gdp. Emil. 97. George. 198-9. Douglas. 100-1 insulina. 86-8. 230-1 formato. 95-6. 77-81. 256-7 fluxo gênico. 267-8 ver também adn. 252-3 ciência e. 28. 127-8. 262 fator anti-hemofílico. 229 controle do. 28. 273 fator de Christmas. 60 hidrogénio. 30 íons de cálcio. 108 Harvey. 162. 30 íons de sódio. 250 ideias simples. 163 guanilato ciclase.28. Stephen. 152-3. Fred.H. 218-21 Huxiey. 21. 30 . 267 Haeckel. 182-7 informação genética. Ernst. 96-7 cópia do. Francis. 33-4. 19 grupo do ácido carboxilico. 41. 272 interleucina. Conrad. 17 íon. 230 Grew. 260-1 hidroquinona. 32-4 Gesner. 21 Horowitz. 37 ÍNDICE REMISSIVO Hooke. 42-3. John. 94 hexoquinase.162-3 imunoglobulinas.canal de. 247 Hubble. 182 Gla (y-carboxiglutamato). 178-9 invertebrados. 40.165 Hoyle. 237-8 ícarus (periódico). 202-4 integrase. Edwin. Emst. 36. 248 hemofilia. 142-3 imunologia comparativa. 208-10 heparina. 45-8. 30 guanina (o). 17-8 Hawking. 91 Ho. 17 história. ciência e. Mae-Wan. 40. 141-2 influência da cultura sobre a visão darwiniana evolucionista do mundo. 2( GTp. 42.divisão do. 237-9. rés 90-1. codificação da. 150.. Richard. 268-71 tradução do.142 glândulas ectodérmicas. 273-4 geração espontânea.' Gould. hmk (proteína). 35-6. 163 Goldschmidt. Nehemiah. 177. 245 Hume. 19 Hoppe-Seyler. 95-6 hemoglobina. 211-2 imp. Robert. 18 Gillespie. 268-9 insulina. classificação de. 5'. David. 4 glicina. 129 íntrons. 265. 150-1 glutamina. N. 246. 158-9. Stephen Jay. 44 Hipócrates. William. 252 Hitching. 152 gmp. Thomas Henry. 162. 177-9. 21 Life fce. 38 Kauffman. uso científico de. Stuart. 259-60 ligação química. 79.186 lentes. Anton van. 20.22 Lehninger.190-1 mARN (arn mensageiro). J. Motoo.Joumal of Molecular Evolution (iMÈ). 14-5 máquinas moleculares.160.C. 113.. 255-9 metabolismo. 274 Laudan. 85-6 microscópio . 136. 116 máquinas de manufatura celular. proteína. 283n. Lynn. 35. 67 membranas ver membranas da célula membranas da célula.John. Justus von. 182. 183-5. 18 Lesch-Nyhan. Gobind. 262. 14-5.3 Leeuwenhoek. 113-5. Arthur. Lan-y. 169 modelos detalhados faltando na. John.l8 Joyce. 264. Geraíd. 243-4 mhc. 250 ligação. 59-60.. 67-70. 13-4 Margulis. estruturas reveladas pela. 169-77 pesquisas de comparação de sequências na.C. síndrome de. 24. 175. 163-4 Liebig. 18 manose-6-fosfato (M6p). 40. 169-81. 251 magaininas. 203-5 microfi lamentos. 78. 19. 28-9. 125 Malpighi.(Crick). 161 máquinas movidas a energia solar. 38-9. 18 lipídios. 252 McDonald. 266. 30 metarrodopsina n. 182 Kornberg. 21 Khorana. 205 Kaplan. 286n. 108-9. 273-4 Maxwell. 268 lisossomos. 259-60 ligações de hidrogénio. 266-8 Lineu. Martin. 176-8 pesquisa da origem da vida na.240 historiada.. J. 179-81 modelos matemáticos da evolução na. 207-8. 14-5 máquinas elétricas.. 21 metarrodopsina. 258 lobos secretórios do besouro. 268 Kimura.192-5 Kendrew. 37 membrana ciliar. 41 macroevolução. H.C. 258-9 microscopia eletrônica. Albert. M. 31 método científico. 230-1 ligação covalente. 129 microevolução. 24 Maddox. 120. planejamento inteligente na. 35. 102-3 monte Rushmore. 79. 229. Marshall. 68. 260-1 ciência e fenómeno molecular.258 nucleóides. 71. 19-20 microtúbulos. 147-9 biomoléculas. 256-7 nucleotídeos. Forrest. 268 ollio ver visão . 19. 259-60 nas membranas das células. George. 269-70 objetos artificiais. David. 230-1 mutações. 262 núcleo. 34. 214 natureza. 70. leis da. 258 Mivart. planejamento inteligente. 229 motor meiótico.86 limites do.microscopia eletrônica 19-20. 182 Newton. 156 moléculas anfífilicas. Staniey. 252 nexina. 35. 170-1. 224-5. 204-6 Nelson. 241 Miller. 172-3 Mims. 108-9. Isaac.). 154-5. planejamento inteligente do. inferido de. 39 modelos matemáticos da evolução. 203-5 teoria da complexidade e as. 268. 108-9. 191-2.208-10 296 A CAIXA PRETA DE DARWIN mitocôndria. 67-70. 193 natação. fabricação. 258-9 Miklos. 74. 48-9. Kenneth. 197-8 obra de arte. 148 polarizadas. The (Kimura). teoria do. 268 nitrogénio.21-2. Severo. 196-7 Ochoa. St. George. 200-1. 197-9 objetos mecânicos. 213. 132-3. 72. 125 novas. 96. 153-4 nsf. 176-8 Molecular Biology ofthe Cell (Alberts. planejamento inteligente inferido de. 61-6 ver também cílio Natural Theology (Paley). 7-8 "monstro esperançoso". proteína. 256 na síntese do amp. 153. 256 regiões hidrofóbicas das. 121. 76 Nirenberg. 75. 256 magaininas.20. 71-2. 227-8. 20. 114 N-terminal. 265-6. 259 regiões hidrofilicas das. requisitos para a. 238-9 mioglobina. extremidade. 150-2. Watson et a). 74. 207-8 definição. 184 neodarwinismo. 267. 67-70. 35 Neutral Theory ofMolecular Evolution. 48-50. 37 Miller. 147-8. 113-4. 44. Juan. 150. 169-77 resenhas pessimistas sobre pesquisas a respeito da. 55-6 peroxissomo. 179-81 modelos matemáticos da evolução na. 45 pesquisa da evolução molecular livros sobre. 246 peróxido de hidrogénio. 225. 257 Penzias (astrónomo). a questão da aminoácidos na. 183. A (Darwin). 171 Overton. Max.189. proteçao oferecida pela.3 oxigénio. 250 origem da replicação. 248-9 Pauling. 260 ligação com a hemoglobina. 213-8 parede celular. cooperatividade e. 275 origem da vida. 172 pesquisa do arn. 174-7 ciência c. 226. Linus. O (Hitohing). 41. 40. The (Kauffman). 42-3.190 influência da cultura na. 236 Origins: A Skeptic's Cuide to the Origin ofLife (Shapiro). 108-9 Perspectives on Science and Christian Faith (periódico). 253-4 Jownal of Molecular Evolution. 227-9 Orgel. 30. 192-3 ÍNDICE REMISSIVO Perutz. 9] organelas. . trabalhos publicados na. William. 285n. William. 257-9 órgãos vestigiais. 173. 207-9 Paley. ) 70-6 fatores que influenciam a. Leslie. 152. 240 perturbações de sistemas complexos. 124-5 pêlos. 175-7 Origem das espécies. 181-3 a evolução darwiniana e a. 42. 179-81. 151. 173-4 processos químicos e. 171. 169-81 historiada. 223 Origins ofOrder. 169 modelos detalhados inexistentes na. 183-7 na Journal of Molecular Evolution. 28. 255-6 partícula de reconhecimento de sina) (srp). 29.11-ctí-retinal. 46. 118 partículas virtuais. 230-2 planejamento inteligente e. 25 Origins: A Skeptic's Cuide to the Creation ofLife onEarth (Shapiro). 182 Oro. 175. 22 Pescoço da girafa. 19. 178 pele. 176-8 pesquisa sobre a origem da vida. 207-10 casos de. 239-47. 230 exemplos de. 244-7 de Sober. 249-51 síntese do amp e. 194-9. 181 o provérbio "publique ou pereça" e a. 195-6. 249-50. 283n. 196-8 planejamento bioquímico. 190-254 alienígenas e. 201-10 dificuldade em identificar planejamento. 231-2 inferências de.283n. 201-4 novos elementos bioquímicos. 202-10 ver também planejamento inteligente exemplos de. 221-2 pico-segundo. 205-8 células e. 28 pirimidinas. 226-9 objetos artificiais e. 237-8 deHume. 210 anticorpos e. 236-7. 229-32 opinião de Dawkins sobre o. 200-2 função de sistemas e. 201-3. 177-9. 251. 206-10 evolução e. 185-9 Proceedings ofthe National Academy ofSciences. 252 identificação do. 212-3. 204-6 argumentos contra o chauvinistas. 219. 234-5 cílio e. 195-6 planejador e.189 pesquisa de comparação de sequências. 205-7 pesquisa futura sobre o. 196-201 . 223-7 filosóficos. 204-5 planejamento inteligente. 195-6. 225-6. 219-23 características inúteis. 195-7 forma do sistema e. 252-3 religiosos.218-21 imperfeição. 204 coagulação sanguínea e. 202-5 planejamento de novos elementos bioquímicos.l8 conhecimento da evolução molecular bases da.170-7 pesquisa de comparação de sequências. 177-9. 214-5 definição do. 197-9 obra de arte e. 205-7 complexidade do mundo e.l8 Phihsophy ofBlology (Sober). 200-4 exemplos de. 246-50 sentimentais. 252-3 históricos. 266 planejamento ver planejamento inteligente planejamento bioquímico. 198-9. 199. 141 proteína c5. 51-3 proacelerina.138-9 proteína c3. 94-5. 205-8 objetos mecânicos e. 275 proteína encadeadora. 257. 54-5 poros nucleares. 95. 204-5 ciência e. 114 . 269-70 proteases.gene da insulina e. 95. 51-3 precursor físico. 91 precursor conceituai. 71 proteína c. (ssb). 256-7. 250-1 plantas planejadas. 275-6 polegar do panda. 262. 197 o tempo na história do. 221-3 opinião de Paley sobre o. 273-4 Proceedings ofthe Nacional Academy of Sciences (pnas). 268 polipeptídeos. 253-4 analogia da Tábua de Ouija e o. 202-3 pol i (polimerase i do adn). 228-30 viagem no tempo e. 158. 140-1 proteína Cro. 274 pol n (polimerase 11 do adn). 138-40. 235 ideias simples e. 141 proteína c4. 231-3. 45-7. 102-3 promotoras (sequências de adn). 274-6 tradução do adn nas. 86-7 A CAIXA PRETA DE DARWIN plasmina. 271 replicação do adn nas. 217-8 ideias pré-darwinianas do. 202-3 plasminogênio. 203-4 plaquetas. 51-3 precursores físicos versus precursores conceituais. 204-7 questão da origem da vida e o. 268 ponto de união de anticorpos. 229-31 polímeros. 97 proenzimas. 181 proconvertina. 197-8 microevolução e. 211-2 em situação social. 275 pol in (polimerase 111 do adn). 173. 79 proteína snap. opinião de Gould sobre o. 197-8 natureza e. 94.91. 91.90. leis do. 212-8 proteínas e. 204-5 componentes naturais e. 258 pré-calicreína. 138-40. 268 polissacarídeos. 96 proteína c2.93 procarióticas. 272 proteína de ligação de fio único. 101-2. 269. 88. 126-9 ponto do olho sensível à luz. 147 polinucleotídeos. 202-4 transporte intracelular e. 213-7 refutação da. 93 plasma sanguíneo. 163-4 . 78. pseudogenes. 36 ÍNDICE REMISSIVO regulação (controle) da síntese do amp. 140-1 máquinas moleculares e. 113-5.261-2 funcionamento das. 21-2 proteínas assassinas. proteínas. 137-40 cópia do adn e. 230 pta (tromboplastina plasmática). 93. 90. . 96. 286n. 100-1 no flagelo. 85-6. 142 rARN (arn ribossômico). l purinas. 140-1 proteínas cl. 174 protrombina. 275 estrutura das. 260-2 anticorpos e. 60 cristalografia de raio x e. 60.proteínas aminoácidos como blocos de armar das. 161-2. 114 proteínas mascaradas. 60-1. 109 assassinas. complexidade irredutível i 50-5 reforçadoras (sequências de adn). 266 ratoeira. 100-4 cadeias. 246-7 rag. 80 dobradas (pregueadas). 74-6 RAO. 59-61. 229. 164 falha da. 59-60 motoras. 140-1 mascaradas. 32. 40-1 radiação de fundo. 266 química da vida ver bioquímica Quinn. 74-6 protcinóidcs. 207-9 planejamento inteligente das. 141 proteínas controladoras. 97. 88-9. regiões hidrofóbicas das moléculas registro fóssil. 9 202-4 "Publique ou pereça". 70. provérbio. 78-9 no sistema complemento. 268-72 de genes duplicados. Philip. 132-3 capacidade de ligação das.-is. 97. 21. 14 ligação de fio único (ssb). 130-1 do sistema de coagulação sanguínea. 60 no cílio. 140-1 proteínas de clatrina. regiões hidrofílicas das moléculas. 258-65 síntese das. 137-9.3 quinona. 140-1 proteínas molor. 70. 91. 2 transporte intracelular das. 61 na hemoglobina.142 reguladoras (controladoras). 226-8. 147. 2i 264-5 funções das. 178. 228-30 forma dos. 28-9. 238-9. 174. 141 ressonância magnética nuclear (rmn). 191-2. 269-70 ribose. 236 simbiose. Charles.l8 Rube Goldberg. sistema imunológico.251 replicação. 239 planejamento inteligente e argumentos contra a. invenção da. 105-8. 272 resíduos de glutamato (Glu). Peter. 159 síntese evolucionista. 204-6 por cooperação e simbiose.104. 237-45. 36-7. 193. 205-6 Singer. 258.3 Relojoeiro cego. cooperação e. 283n. 211 rodopsina. Theodor. 41-2. 19 Scientific American. 238 seleção clonal. 46-7.14-5. 223. 130-2 seleção natural.220 Ruse. 95. 251-3. 201 função dos.271-2 relatividade.ADN. 8. transporte intracelular. 222. 192-5. O (Dawkins). 250 Scopes. 246-50 Paleyea.3 sarampo. 113-4. 108-9. 53-4 Shapiro.195. 34 sistemas bioquímicos complexos ver também coagulação sanguínea. 22 retículo endoplasmático (er). 19 Schwann. 92-3. 214. 274-6 repressora. 119-20 Saunders. 218. complexidade irredutível formação de teoria da complexidade sobre a. Matthias. John e o processo Scopes. 285-6n. 264-5 ribossomos. 245-6 religião criacionismo e. 192 . 81-4. 59-60. 47-8. máquina de. 13.206 falta de explicação detalhada da. 285n. 38-9. 42.258 ribonucleotídeos. 19 síntese abiótica. 37 Schieiden. teoria de Einstein da. 179-80 o tempo na história da. 198-9 planejamento inteligente dos ver planejamento inteligente perturbações dos. 113-4. cenário de epidemia. blocos de armar das células. 273 roda. 194-5. 90-1. 191-2. adn. 90-1 resíduos y-carboxiglutamato (Gla). 15. Robert. Michael.213-8 ciência e. Elliot. 247-8 thf (vitamina). 1. 126-30 Smith. 130-1 literatura de pesquisas sobre o. 123-44 agressão e. 28-9. John Maynard. problemas dos. 130-2. 102 tradução. 160 Sober. 115.3. 137-41 evolução darwiniana e. de formação do universo. 132-3. 267 topoisomerase. ameaças do.144 fabricação de proteínas e. 246-8 teoria do relógio molecular. 247-8 teoria da bolha. 38-9. 19 300 A CAIXA PRETA DE DARWIN Swift. 265. 20 Thrombosis and Haemostasis (periódico). 105-22 . Jonalhan. 132-5 seleção clonal e. 125 funcionamento do. 152 Thomson. 113-4. 143-4 problemas de saúde decorrentes de defeitos no. 141-2 complexidade irredutível do.l8 Swammerdam.219-23 Sócrates.. 8 sistemas de entrega de carga. 19 teoria do estado estável.103. 18 superóxido dismutase. 108 sistema em cascata a coagulação do sangue como. Jan. 135-7. 94. 140-1. 98 timina (r). 204-6 teoria da vida baseada na célula. 30 transporte controlado por portão. 116-7 transporte intracelular. 271 (-pa (proteína). 95 tpa. 118 ssb (proteína de ligação de fio único). 221-3 tcr.ciência e. 273-4 transducina. moléculas. 130-2 via-complemento e. 248 teoria da complexidade. 192-5. 212-3 srp (partícula de reconhecimento de sinal). 177-8 teoria do universo cíclico. 104 via-complemento como. 275 Stelluti. 140-1 sistema imunológico. 135-8 bioquímica do. Eõrs.141-4 defeitos do. 123-6 diversidade dos anticorpos e. 77 tábua de Ouija. 100. 141-4 pele e. 342 tempo imaginário. 283n. 22 Szathmary. 88-92. 38. analogia da. uso d 211-2 vasos sanguíneos. 115-7 transmembrana. 20-1. em expansão.46-7 opinião de Dawkins sobre a. 1)0 analogia com a sonda espacial e. 22. 155-60 controle de.2 transposição.186. 26-32 caixa preta da. 28. 86 unidade de reconhecimento. 105-8.complexidade da célula e.. 114 de proteínas. 115-7. 202-4 trombomodulina.. 66-70. 91 Watson. 91-2 via intrínseca. 115-7. James. 115. 265 vacüolo.G. 94-5 tromboplastina plasmática (pta). proteína. 138-9 universo. 249 Wilberforce. Friedrich. 108 via-complemento. 101-2. 114 tubulina. 93 vesículas secretoras. 31-2 evolução darwiniana e. uracil (u). 250-1 visão bioquímica da. 30 trombina. 154-65 a -* b -* c d. defeituoso. 110-3 transporte transmembrana. 120-2 processo. 137-41 via extrínseca. 108-10 problemas de saúde causados por. 230-2 ff-atíretinal. 187 v-snare. 121-2 cenário da epidemia de sarampo e o. 164 falhado. 186.187 Voet. 116-9. 25-8. 45-8 opinião de Hitching sobre a. 119-21 planejamento inteligente e. 95. 189. 121. Samuel. 114-6 transporte vesicular. 202 yin e yang. proteína. 155-61 viagem no tempo. 161-3. 45-8 vitamina k. 96 Voet. 259 valor posicionai dos números. J. 164 via metabólica a -» b -» c -* d. 202-3 t-SNARE. 25-8. 246 Wôhier. 30 ü-awretinol. 114. 119 métodos de portão. 91 via metabólica. cenário da coagulação . 237 Wilson (astrónomo). 114 warfarina. 114-5 vesicular. 88-92. 156.188. 29.D. 91. 120. 206-7 complexidade irredutível do. 94. teorias do. 178 Final HJR . Hubert. 38 Zasloff. 125 Zuckerkandi. 98-100 Yockey. Emile. Mike.sanguínea através do.