Os vírus têm mais filhos em um dia do que podemos ter durante a vida inteira

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O texto abaixo responde à pergunta feita por Amílcar Borges de Jesus, baiano, 9 anos, para a série “Perguntas de criança, respostas da ciência”.

O combate à pandemia já não estava fácil há cerca de um ano, quando a variante Alpha do novo coronavírus deu as caras no Reino Unido e complicou ainda mais a situação. De lá para cá, outras variantes foram identificadas, dando a sensação de que, mesmo com as vacinas, estamos enxugando gelo. O que explica essa evolução tão rápida?

Vírus são seres muito simples, feitos apenas de uma cápsula proteica e do seu material genético (DNA, RNA ou ambos). Quando eles se reproduzem, as informações genéticas são copiadas — e essas cópias estão sujeitas a erros, gerando mutações. É como um telefone sem fio: alguma informação diferente da história original sempre pode ser passada para frente.

É o acúmulo desses erros que forma uma variante. Não é apenas a biologia, no entanto, que explica por que o novo coronavírus evolui mais rápido que os humanos. A questão também é matemática. As mutações que ocorrem na reprodução podem levar a mudanças evolutivas. Se, enquanto espécie, temos novas gerações a cada vinte ou trinta anos, o vírus se replica a cada dez ou vinte minutos. Com uma reprodução mais frequente, as chances de acumular mutações são bem maiores.

Voltando à biologia, existem mecanismos específicos que nos diferenciam dos vírus. Um deles é o sistema de reparação. Quando uma célula humana é copiada, o organismo é capaz de fazer uma checagem em busca de erros. Se um erro é detectado, é corrigido — o que limita nossas mutações. Esse sistema, no entanto, é sujeito a falhas: nesses casos, podemos desenvolver doenças genéticas, por exemplo.

O novo coronavírus também é capaz de fazer reparos, porém suas detecções são muito menos precisas que as dos humanos. A maior parte dos vírus nem conta com esse sistema (fosse esse o caso do coronavírus, faltariam letras no alfabeto grego para nomear variantes).

Além disso, o corpo humano é perspicaz ao organizar suas células. Elas podem ser divididas em dois grupos: somáticas e germinativas. As somáticas compõem a maior parte do organismo. Estão, por exemplo, nos olhos, no fígado, na pele. Elas se reproduzem com mais frequência e podem gerar mutações diversas (que vão de alterações imperceptíveis até a criação de tumores). Mas essas mutações não são passadas aos descendentes. A hereditariedade é poder exclusivo das células germinativas –os óvulos e os espermatozoides. O corpo entende que as mutações que ocorrem nessas células são transmitidas à prole, por isso o sistema de reparo das germinativas é especialmente rígido. Já no universo dos vírus, qualquer mutação é hereditária.

Ser vírus, no entanto, tem lá suas vantagens. A identificação da variante Alpha foi uma surpresa para a comunidade científica que acompanhava as mutações de perto. “Víamos um genoma estável e, de repente, surge uma variante com quinze, vinte mutações”, diz o geneticista Hugo Aguilaniu, diretor-presidente do Instituto Serrapilheira. Ele conta que isso é possível quando o vírus encontra um “reservatório”– um lugar onde ele pode se replicar sem ser percebido.

Existem duas teorias para explicar esta aparição repentina das variantes. Uma delas é a reprodução em pessoas imunodeprimidas, que podem abrigar o vírus por meses. Neste período, as mutações se acumulam e a pessoa infectada pode transmitir um coronavírus um pouco diferente daquele que a infectou.

A outra possibilidade é que o novo coronavírus tenha encontrado um reservatório não em humanos, mas em outros animais. Uma espécie suspeita são os visons, sacrificados em massa em países europeus por estarem infectados pelo patógeno. Neste caso, o vírus rapidamente se alastra pelo grupo, sofre mutações e pode voltar a infectar humanos.

Mesmo com tantas variantes, vacinar populações não é enxugar gelo. Enquanto vamos criando resistência contra casos graves de Covid-19, a tendência é que o vírus se torne menos agressivo à saúde humana, talvez sendo comparado a um resfriado qualquer. É bom para nós, que poderemos, enfim, nos livrar da pandemia, e bom para ele, que vai poder se replicar sem virar manchete.

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Murilo Bomfim é jornalista.

Sabemos que as crianças fazem as melhores perguntas, e que a ciência pode ter boas respostas para elas. Todo mês, a série “Perguntas de criança, respostas da ciência” convida um cientista a responder uma dessas questões fundamentais. Você tem uma sugestão de pergunta? Veja aqui como colaborar.

Um novo estudo usou ferramentas da IA para revisitar teorias já consolidadas

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Em trabalho publicado na revista “Nature”, no apagar das luzes de 2020, cientistas combinaram inteligência artificial e registro de fósseis para contribuir para uma das teorias mais aceitas da ciência: a evolução das espécies.

O surgimento da vida visível na Terra, há cerca de 540 milhões de anos, favoreceu a preservação fóssil de diferentes espécies. Foi o estudo desse registro que permitiu a identificação de cinco grandes extinções, bem como de inúmeros períodos de evolução acelerada das espécies. Curiosamente, a aceleração da evolução parecia decorrer de eventos de extinção em massa e da desimpedida evolução das espécies sobreviventes.

Até o ano passado, o link entre extinção e evolução estava sujeito a críticas baseadas, em parte, no caráter espacial e temporalmente irregular dos registros mais antigos de fósseis. Os resultados do novo estudo sugerem que, de fato, não há relação temporal entre a diversificação da vida e eventos catastróficos anteriores. Mais do que isso: em alguns casos, os períodos de diversificação acelerada da vida parecem, paradoxalmente, ter consequências similares às extinções em massa.

As ferramentas de inteligência artificial empregadas no estudo permitiram decifrar os padrões escondidos em uma base de dados paleontológicos que reúne pouco mais de 1,2 milhão de registros, referentes a mais de 170 mil espécies. Foi possível visualizar pela primeira vez nos últimos 540 milhões de anos os períodos de explosão da vida, de extinção em massa e de intenso surgimento de novas espécies desencadeado por crises biológicas.

Traduzidos em diagramas, os resultados do novo estudo permitem identificar não apenas as cinco maiores extinções em massa, mas também outros sete eventos de extinção de menor magnitude e quinze eventos de altíssimas taxas de surgimento de novas espécies. Além desses, dois eventos em que extinção e diversificação de espécies caminharam juntas são mostrados pela primeira vez com clareza.

Os padrões revelam um equilíbrio entre períodos de extinção em massa e de diversificação incrementada de espécies, com um contínuo de eventos separando esses dois extremos. Surpreendentemente, os resultados do trabalho indicam que os eventos de evolução acelerada da vida (aqueles com taxas incrementadas de mudanças adaptativas ou surgimento de novas espécies) não apresentam associação temporal com a maioria das extinções em massa que os precederam.

Muito pelo contrário, os padrões identificados indicam que a evolução acelerada pode ter efeitos destrutivos similares aos das grandes extinções em massa. Ao contrário do que se observa na dobradinha evolução/extinção, o papel da diversificação da vida na destruição de espécies seria promover maior competição, acarretando o desaparecimento de espécies menos adaptadas.

O quão disruptivo de fato será o novo estudo ainda descobriremos, pois essas conclusões com certeza serão alvo de escrutínio por parte de cientistas. O importante é que ele une duas tendências que vieram para ficar e que talvez fomentem avanços científicos sem precedência: de um lado, os recursos da inteligência artificial; de outro, o contraditório nos forçando a revisitar teorias já consolidadas.

Nota: alguns trechos do artigo foram editados no dia 19 de maio para que se tornassem mais claros.

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Adriana Alves é geóloga e professora da USP.

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O vírus está se adaptando a nós por seleção natural e por enquanto segue passos previsíveis

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“Mutações” e “variantes” se tornaram palavras frequentes na imprensa, lançando sobre a sociedade algumas perguntas importantes: as vacinas continuarão funcionando? As pessoas poderão ser reinfectadas? O vírus está mais perigoso? Outro dia um especialista explicava em uma entrevista que “surgem mutações e algumas se tornam variantes de maior propagação”. Pois bem, esse processo tem nome e sobrenome: evolução por seleção natural. Ouvimos com frequência que as novas variantes são as culpadas pelo descontrole da pandemia. Mas a evolução é mesmo imprevisível?

As pessoas costumam associar a evolução das espécies às grandes transformações que ocorrem nas formas de vida ao longo de muito tempo. Geralmente se pensa que a evolução leva ao “progresso” dos organismos em direção à perfeição ou complexidade. Na realidade, a evolução opera de forma contínua a passos curtos e o “progresso” ou “adaptação” devem ser vistos como “a resolução de problemas imediatos”. Para um coronavírus, progresso é aumentar a taxa de transmissão. Não há direção para a evolução no longo prazo, pois os rumos da vida mudam devido a alterações drásticas no ambiente, como por exemplo a queda de meteoros. No entanto, na escala de tempo em que nós vivemos, a evolução é surpreendentemente previsível.

A evolução adaptativa ocorre sempre que houver duas coisas: mutação e seleção natural. A primeira parte, a mutação, ocorre ao acaso e sozinha não torna os organismos mais adaptados. Cada vez que um vírus se multiplica, um em cada cem mil nucleotídeos –representadas pelas letras A, C, U e G que formam a sequência genética de RNA– é copiado de modo errado, resultando em mutações aleatórias. Mas há alguma regularidade no caos. Não podemos prever qual letra será trocada por outra em um evento de mutação, mas sim quantas mutações irão ocorrer a cada geração. Como o genoma do vírus é constituído de 30 mil letras, cada novo vírus tem uma chance de cerca de 30% de ser mutante.

Devido a esta regularidade, podemos comparar as sequências genéticas de organismos atuais e inferir quanto tempo se passou na evolução com base no número de diferenças entre elas. Este “cronômetro de mutações” é a principal ferramenta usada nas investigações científicas para saber de onde o vírus se originou, como chegou e se espalhou no Brasil e também para monitorar o aparecimento e dispersão das novas variantes.

A segunda parte da equação, a seleção natural, explica por que alguns desses mutantes dominam a população e “se tornam variantes de maior propagação”. Não é um processo fortuito, tanto que a produção de alimentos tem se beneficiado da previsão de geneticistas há mais de um século. Uma mostra da previsibilidade da seleção natural é que as diferentes linhagens de coronavírus, mesmo isoladas umas das outras, estão evoluindo de forma parecida. Um vírus pode mudar de mais de 150 mil jeitos diferentes, mas as variantes estão acumulando as mesmas mutações que aumentam a transmissão e a evasão da defesa imune. Esta evolução “convergente” –que sai de pontos distintos e chega à mesma resposta– indica os caminhos genéticos pelos quais o vírus evolui, as variantes que devem ser o foco de vigilância e os próximos passos na evolução viral. Sabemos como neutralizar a evolução adaptativa. Se cortarmos a transmissão, particularmente das linhagens contendo mutações compartilhadas, impediremos a ação da seleção natural. Embora as mutações continuem a ocorrer, não haverá o acúmulo daquelas que são boas para o vírus.

Antecipar a evolução é fundamental para que as vacinas mantenham a eficácia frente a novas variantes e até mesmo para fazer o diagnóstico, já que o exame de RT-PCR só detecta a presença do vírus se soubermos parte de sua sequência genética. Portanto, cientistas precisam prever as mudanças genéticas que ocorrerão para interpretar e desenvolver testes que continuem a funcionar à medida que o vírus evolui.

“Há grandeza nesta visão de mundo”, escreveu Darwin ao encerrar seu livro mais famoso. Há grande utilidade também, mas controlar o processo começa por dar nome aos bois e isto se chama evolução.

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Frederico Henning é biólogo e professor na UFRJ, onde coordena projetos de pesquisa, ensino e extensão em genética, genômica e evolução.

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Simon Levin mistura matemática, biologia e sociologia para entender o comportamento humano

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Por que peixes nadam em cardumes? Como pássaros voam em bando tão harmonicamente? O que motiva pessoas a não usarem máscara em uma pandemia? Um dos fenômenos mais fascinantes das ciências da vida é, justamente, o conflito entre o comportamento individual e o coletivo. Mas ele não é exclusivo do mundo biológico. O ecólogo Simon Levin o extrapola para as ciências sociais buscando entender condutas de uma espécie em particular: a humana.

Isso porque, embora a seleção natural atue nas diferenças entre indivíduos, a cooperação existe na natureza desde o nível celular até em diferentes animais. Diretor do Centro de BioComplexidade e professor de ecologia e biologia evolutiva da Universidade de Princeton (EUA), Levin aplica a matemática, sua formação original, para estudar essas duas tendências conflitantes.

Na biologia, elas já são relativamente conhecidas. Pela seleção natural, os organismos mais aptos a sobreviver têm mais chances de passar suas características para os descendentes e, assim, perpetuar seus genes. Em “O Gene Egoísta”, o biólogo Richard Dawkins afirma que um comportamento coletivo, como voar em bando, é adotado por conferir maior probabilidade de sobrevivência a uma linhagem genética.

Quando falamos de interações humanas, no entanto, a conversa é mais complexa. Se peixes nadam em cardumes para benefício mútuo –lutar contra predadores, por exemplo–, adotar um comportamento coletivo que gere benefícios em maior escala para a sociedade geralmente implica restringir ações individuais. “Precisamos aprender com a natureza como alcançar a cooperação”, diz Levin.

Na matemática, é a teoria dos jogos, técnica que modula o comportamento estratégico de agentes em diferentes situações, que dá conta de entender essas relações. Um exemplo clássico: se as pessoas priorizassem o transporte público ao carro, o congestionamento diminuiria, beneficiando a todos. Nesse cenário, no entanto, indivíduos acabariam saindo de carro para aproveitar o fluxo do trânsito, voltando a sobrecarregar as vias. Para a coletividade, seria melhor a cooperação do que ações individuais egoístas.

Essa mistura de matemática com sociologia e toques de biologia é útil para entender a pandemia da Covid-19. Levin, que passou mais de 40 anos estudando a dinâmica de doenças infecciosas, explica que, no caso do coronavírus, aplicamos modelos que predizem a disseminação do vírus, as diferenças entre pacientes com e sem sintomas e outros aspectos que ajudam a pensar em estratégias. Mas falta o componente social.

“Vemos grupos que hesitam em se vacinar. Por quê?”, questiona Levin. “Há os que se recusam a usar máscaras. China, Japão e Ásia em geral são países mais abertos a esse tipo de proteção, enquanto outros, como a Suécia, resistem. Entender isso é um problema das ciências sociais.”

Levin vai além: como decisões coletivas são tomadas? Como normas sociais são criadas e mantidas? Como indivíduos interagem? Um de seus estudos do momento quer entender a dinâmica das polarizações políticas. “Pessoas fazem parte de grupos diferentes, que às vezes se sobrepõem. Desenvolvemos modelos em que os indivíduos mudam suas opiniões ou migram de grupo baseados em interações com outras pessoas.”

Modelos desse tipo também são aplicados em contextos internacionais. Analisam, por exemplo, não apenas as relações entre nações, mas também as influências de organizações como ONU e OMS nas decisões e mudanças de posicionamento dos países.

Tantas incursões interdisciplinares renderam a Levin, hoje com 79 anos, uma produção científica de quase 700 publicações. Doutor desde 1964, é verdade que o cientista não começou agora, mas o segredo é outro.

“Conto com um grupo maravilhoso de estudantes e nada poderia acontecer sem eles”, diz. “O trabalho é fruto de muita colaboração, por isso o esforço de formar pessoas é tão importante. A razão de eu ainda ter alunos é justamente o quanto eu aprendo com eles e vejo o quanto podem construir. Quando as pessoas trabalham juntas podem fazer muito mais.” Eis aí um exemplo humano bem-sucedido de comportamento coletivo.

Simon Levin participará do lançamento no Brasil do Programa de Formação em Biologia e Ecologia Quantitativas, oferecido pelo Instituto Serrapilheira e pelo Instituto Sul-Americano para Pesquisa Fundamental (ICTP-SAIFR). Ele vai ministrar um webinar no dia 2 de março, às 11h. Mais informações aqui.

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Clarice Cudischevitch é jornalista, gestora de Comunicação no Instituto Serrapilheira e coordenadora do blog Ciência Fundamental.

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Mais do que ignorar o debate espinhoso, é necessário ampliá-lo

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No mito grego sobre a caixa de Pandora, conta-se que o titã Prometeu, ao roubar o fogo dos deuses e dar aos homens, despertou a ira de Zeus. Para se vingar, o deus de todos os deuses enviou ao mundo Pandora, a primeira das mulheres, entregando a ela uma caixa com a recomendação de que nunca fosse aberta. Após um tempo, como Zeus já esperava, ela sucumbiu à curiosidade e espiou o interior da caixa, liberando todos os males e doenças no mundo. Zeus vingara-se dos homens e de Prometeu.

A curiosidade de Pandora é considerada uma característica inerentemente humana; se por um lado sua utilização de maneira inadvertida pode trazer prejuízos, por outro é ela quem tem nos impulsionado a explorar e fazer grandes descobertas sobre a natureza e o Universo. E é inspirada por essa curiosidade que proponho uma espiada na seguinte questão: ciência e religião são antagônicas? Inimigas? Explorar os limites intelectuais desse debate seria abrir uma caixa de Pandora?

Ouso pressupor que não, e nesse cenário secular de divergências adiciono ao debate uma reflexão: como nós, cientistas, temos lidado com este assunto? Para entender sobre os processos evolutivos darwinianos, precisamos abandonar todas as crenças religiosas? O debate é espinhoso, mas a importância dele se mede em números: o crescente negacionismo em nossa sociedade e os mais de 170 milhões de brasileiros que no último censo demográfico declararam ter alguma religião.

A resposta para um cientista pode ser um tanto óbvia: toda religiosidade que não seja objeto de pesquisa deve ficar do lado de fora dos laboratórios. Mas encerrar o debate por aqui pode ser perigoso. Ao negligenciar ou ignorar a existência das crenças religiosas, cientistas podem acabar alavancando ainda mais a ruptura de comunicação que vem sendo fomentada por alguns setores religiosos no Brasil. E o resultado pode ser a pressão moral e social para que os grupos impactados escolham lados.

O que acontece quando saímos do nosso ambiente de trabalho? Diversidade é a resposta. Existem cientistas que em suas vidas pessoais são católicos, candomblecistas, evangélicos, ateus e isso não interfere em sua ética científica profissional. Compreender a importância da exclusão de ideais religiosos na ciência, mas sem negligenciar a realidade cultural e religiosa do país, talvez seja o ponto-chave. E mais do que ignorar essa discussão, é preciso que a gente a amplie e a diversifique.

Como exemplo prático, vamos pensar numa situação cotidiana para muitos brasileiros: tomar um remédio. É preciso desacreditar em Deus para engolir um comprimido desenvolvido por cientistas? É preciso escolher entre convicção religiosa e medicamentos? Se suas respostas foram não, o mesmo pensamento deveria ser aplicado à teoria da evolução, porque, estranhe ou não, a medicina e os estudos evolutivos estão fundamentados a partir da mesma ciência e da mesma objetividade científica.

É nesse ponto que cientistas e pessoas religiosas no Brasil têm entrado em maior conflito, gerando discussões unilaterais e um afastamento social preocupante. E como nós, brasileiros e cientistas, estamos nesse debate? Sabemos o que pensam nossos familiares, amigos e colegas de trabalho? Estimular um debate público amplo, que inclua vozes diferentes para ampliar os limites intelectuais desse assunto é fundamental para que possamos enxergar outros cenários e novos caminhos. Dar maior protagonismo às pesquisas das áreas das ciências humanas –que vêm produzindo extenso e aprofundado conhecimento científico– também é importante.

Hoje a caixa de Pandora sobre ciência e religião talvez tenha se transformado na caixa fechada em si –na falta do debate– e não mais em seu conteúdo. Se a caixa está na nossa frente, por que não usar da nossa curiosidade para abri-la e explorá-la? E tenho certeza que tiraremos de letra: afinal, fazer e responder perguntas não é um dos aspectos fundamentais da ciência?

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Lisiane Müller é cofundadora do projeto de divulgação científica “Evolução para Todes” e mestranda no Laboratório de Arqueologia e Antropologia Ambiental e Evolutiva (LAAAE) no Instituto de Biociências da USP.

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A natureza nos mostra que velhice não é sinônimo de desgaste

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Muitos associam velhice a desgaste. Assim como um par de sapatos se deteriora com o tempo, nosso corpo enfraqueceria, pararia de funcionar e morreria.

Desde o final do século 19, o impulso dado por Charles Darwin levou uma comunidade inteira de pesquisadores a questionar os processos da vida à luz da teoria mais recente. O envelhecimento não fugiu à regra.

A observação logo nos permitiu compreender que idade e desgaste são dois processos absolutamente diferentes. Os seres vivos envelhecem de formas muito diversas. O salmão, por exemplo, tem seu amadurecimento físico acelerado após a desova. Alguns vegetais, como Ginkgo biloba e Pinus longavea, se mostram bem pouco suscetíveis à ação de Cronos. Ao analisar a árvore da vida em sua plenitude, salta aos olhos que esse processo não seja apenas físico-químico, como a corrosão.

Existem até algumas espécies que parecem não envelhecer. O rato-toupeira pelado africano é primo do nosso rato, mas ao que tudo indica está protegido dos efeitos do avanço do tempo. Sua expectativa de vida é de cerca de trinta anos, enquanto um rato comum vive entre dois e quatro anos. A hidra, um organismo aquático muito simples da ordem cnidária, dá a impressão de ser congelada no tempo: quando isolada em laboratório, não mostra nenhum sinal de que os anos a desgastaram.

O avançar da idade não está, portanto, necessariamente associado à morte. Sendo assim, perguntar por que envelhecemos é, afinal, relevante.

É muito difícil provar por meio de experimentos as razões para o nosso envelhecimento, mas a hipótese mais plausível se baseia num grande número de observações e comparações entre espécies.

Vale ressaltar que as espécies mais propensas a escapar das agruras da idade são simples em estrutura e função. A hidra ou a água-viva, por exemplo, se reproduzem liberando pólipos e absorvem nutrientes para sobreviver. A reprodução e a nutrição, duas funções básicas necessárias à sobrevivência, são compostas sobretudo de células-tronco capazes de se regenerar e zerar em continuação o contador da passagem do tempo. Essas são as células ancestrais, que desempenham as funções estritamente necessárias à perpetuação da vida. Um organismo que em sua essência é constituído dessas células-tronco perpetua-se ao infinito.

Já os organismos que envelhecem parecem ser mais complexos e têm funções mais diversas. Os seres humanos, por exemplo, desenvolveram funções surpreendentes e quase supérfluas conforme foram evoluindo. Temos cérebro, músculos, olhos e orelhas. Isso implica que desenvolvemos as habilidades de ver, correr, ouvir, dançar e pensar. As células responsáveis por essas funções são as chamadas somáticas, superespecializadas. As dos músculos se contraem, os neurônios transmitem correntes elétricas de um ponto a outro de nosso corpo etc. Estão aptas, portanto, a realizar proezas, porém perderam sua capacidade ancestral de regeneração – elas chegam ao fim.

E as nossas células-tronco? Existem dois tipos principais, as somáticas e as geminais. As células-tronco somáticas são responsáveis pela regeneração de alguns de nossos órgãos, mas essa regeneração é fraca e ocorre apenas em determinados momentos, de forma bastante controlada (ainda não muito bem entendida).

As células-tronco responsáveis pela perpetuação da espécie são as geminais (não somáticas), concentradas em nosso sistema reprodutivo. São elas que permitem a regeneração e o recomeço do zero – mas só fazemos isso para conceber nossos filhos.

Nossa escolha evolutiva foi concentrar essa capacidade regenerativa em determinadas células e desenvolver outras funções espetaculares que nos beneficiam, ainda que não sejam absolutamente essenciais para a sobrevivência. É essa inclinação à diversificação de funções que permite que esse texto seja escrito e lido por alguém, mas não sem um preço: nossa finitude como indivíduos. Uma escolha magnífica que parece filosófica em muitos sentidos.

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Hugo Aguilaniu é biólogo geneticista e diretor-presidente do Instituto Serrapilheira

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O planeta já viveu cinco grandes extinções –e uma sexta está a caminho. Mas a vida sempre parece prosperar

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“But still, I will rise.” Se a vida pudesse dar uma resposta às extinções em massa pelas quais passou, o verso da poeta norte-americana Maya Angelou cairia como uma luva — “ainda assim, eu vou me erguer”. Repetidos eventos dessa ordem quase dizimaram por completo a vida, e ainda assim diferentes espécies se diversificaram e floresceram após cada um deles.

As mais expressivas extinções são aquelas associadas a atividades vulcânicas anomalamente volumosas, a eras do gelo repentinas ou ainda a efeitos combinados que criaram a tempestade perfeita, como no caso da última, que, ao somar atividade vulcânica intensa e o impacto de um meteoro, varreu os dinossauros da face da Terra.

Estima-se que esse último evento tenha dado fim não apenas aos dinossauros, mas também a 90% dos mamíferos. Em pouco mais de 300 mil anos, os 10% remanescentes deram origem a boa parte dos ancestrais dos mamíferos viventes, dentre os quais os primatas.

Um dos papas da biologia evolutiva, o já falecido paleontólogo e professor de Harvard Stephen Jay Gould, considerava as extinções em massa um dos três fatores determinantes dos grandes saltos evolutivos da vida, e a esses saltos ele chamava macroevolução. Mas há uma “reciclagem” natural da vida: espécies se extinguem e novas espécies surgem, ainda que não ocorram eventos catastróficos ou grandes mudanças ambientais. É a microevolução darwiniana (ou gradualismo), que responde pelas taxas naturais de extinção (até o surgimento dos humanos ela girava em torno de 5% das espécies, mas já foi de 15% há 300 milhões de anos). No entanto, as mudanças para uma vida progressivamente mais complexa e diversa foram catalisadas pelas experiências disruptivas no design da vida que sucederam as extinções em massa.

O desaparecimento súbito de espécies que outrora dominavam o cenário parece ser o fator que permite a diversificação da vida. Novas oportunidades de ocupação e exploração de ambientes antes tomados por predadores extintos fomentam a desimpedida especialização dos sobreviventes.

Com uma ajudinha de Hollywood e de Jurassic Park, vimos quais seriam nossas chances caso tivéssemos que dividir espaço com dinossauros de grande porte. De uma forma indireta (ou direta, se pensarmos bem), ao dizimar esses predadores, o último grande extermínio no globo permitiu a ascensão dos mamíferos e, por consequência, a evolução dos primatas e o surgimento dos humanos.

Muitos se indagam se a sexta extinção em massa está em curso. Para responder à pergunta é necessário saber o que define uma extinção em massa. Durante tais eventos, as taxas de extinção se aceleram em relação à taxa de surgimento de novas espécies, de modo que 75% das espécies desaparecem num tempo geologicamente curto, tipicamente inferior a 2 milhões de anos. As taxas de extinção atuais para mamíferos, anfíbios, pássaros e répteis estão mais altas ou semelhantes àquelas que produziram os grandes eventos anteriores. Então a resposta para a pergunta é: sim, a sexta extinção em massa está em curso –e com taxas muito semelhantes às do Great Dying, que quase dizimou a vida na Terra há 250 milhões de anos.

À diferença das cinco extinções em massa que o planeta já experimentou, a crise biológica do presente tem uma particularidade: está sendo causada por uma espécie (adivinhe qual) e não por eventos naturais catastróficos. A boa notícia para a vida em geral é que as cinco extinções anteriores têm algo em comum: as espécies dominantes pereceram. É razoável supor que após esta sexta extinção os humanos deixarão de ser a espécie dominante e que os poucos remanescentes evoluirão de modo a conviver de forma mais harmônica com as demais espécies que coabitam o planeta.

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Adriana Alves é geóloga e professora da USP

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Pistas deixadas no registro geológico da Terra mostram que sim, temos responsabilidade pelas mudanças climáticas

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Uma das perguntas recorrentes sobre aquecimento global é se a atividade humana é de fato culpada pelo aumento alarmante da temperatura. A dúvida é pertinente, pois tanto eras do gelo quanto períodos de clima tórrido são fenômenos naturais que refletem a intrincada dinâmica da Terra. Como os cientistas têm creditado o aumento de temperatura à ação antrópica?

O pouco que sabemos sobre essas alterações no clima se baseia nas pistas deixadas no registro geológico. Por exemplo, o período Criogeniano (kryos = gelo em grego) ocorreu entre 850 e 630 milhões de anos atrás e coincidiu com o surgimento da vida complexa. Acredita-se que, ao retirar gás carbônico (CO2) da atmosfera para utilizá-lo como combustível metabólico, os recém-chegados seres multicelulares teriam desencadeado a longa era do gelo que se seguiu.

Em contrapartida, erupções vulcânicas de grande porte podem transferir massivas quantidades de enxofre e gás carbônico para a atmosfera. Tais gases têm efeitos climáticos opostos, já que o enxofre causa reflexão da radiação solar e diminuição considerável das temperaturas (os chamados invernos vulcânicos), ao passo que o CO2 provoca o já conhecido efeito estufa, com aumento gradativo e duradouro das temperaturas globais.

As camadas de gelo da Antártica são espessas e registram os últimos 800 mil anos de evolução tanto da composição da água do mar quanto da composição atmosférica. Como as águas oceânicas estão em equilíbrio com a composição atmosférica, ao se determinar a quantidade de CO2 presente em geleiras pode-se inferir a evolução da composição atmosférica ao longo do registro geológico. Vêm daí as pistas para responder à pergunta inicial.

Em todo o registro histórico, as concentrações de CO2 nunca haviam excedido 300 ppm (300 microgramas por quilo de gelo analisado). Entretanto, a partir de 1950, as concentrações subiram vertiginosamente, atingindo algo em torno de 420 ppm em apenas setenta anos. Esse excedente de CO2 não é natural, já que sua composição isotópica (algo como o código de barras de procedência do CO2) é semelhante à produzida via queima de combustíveis fósseis e bastante distinta da composição atmosférica natural. Portanto, as forçantes da natureza (atividade vulcânica ou de degradação de rochas carbonáticas) estão recebendo uma contribuição importante de CO2 não natural (aquele oriundo dos motores a combustão).

Quando pensamos na magnitude dos eventos geológicos, somos confrontados com nossa própria pequenez e insignificância. Entretanto, se lembrarmos que nossa atmosfera atual deve sua composição à fotossíntese (sem as plantas e algas, os níveis de oxigênio atmosférico seriam muito menores) e que o surgimento da vida complexa parece ter desencadeado uma das maiores eras do gelo do registro geológico, é difícil não pensar que a Terra é regida por um tênue equilíbrio entre as dinâmicas externa (sobre a qual desempenhamos papel importante) e interna. Fazendo uma comparação rápida, a atividade vulcânica atual é responsável pela emissão de cerca de 0.4 bilhão de toneladas de CO2/ano, ao passo que a emissão antropogênica supera os 9 bilhões de toneladas por ano.

As atividades humanas representam um desequilíbrio considerável nessa dinâmica. Não apenas queimamos mais combustíveis fósseis, como também desmatamos mais e poluímos mais os oceanos, impedindo que parte desse CO2 emitido pelos motores seja “filtrada” via fotossíntese. Assim, a resposta à pergunta inicial fica clara: sim, temos responsabilidade pelo aquecimento global.

Ainda que o aquecimento global possa ter efeito limitado no funcionamento interno do planeta, as consequências de um aumento drástico na temperatura para a vida na Terra são bem conhecidas. Dentre as cinco extinções em massa pelas quais o planeta passou, pelo menos duas estão diretamente ligadas ao aumento da emissão de CO2 via atividade vulcânica e consequente aumento de temperatura.

Resta saber quais rumos a humanidade escolherá para evitar que a sexta grande extinção em massa ocorra. Para alguns estudiosos essa extinção já está em curso.

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Adriana Alves é geóloga e professora da USP

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