Um experimento de 68 mil gerações e como evolução dá as caras

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Olhos perspicazes olham para outro mundo. Este observador viu mudanças inteiras, fantásticas, incríveis. Os seres observados ignoram aquela presença, mas se sequer fossem capazes de imaginar, com certeza, o chamariam de “divindade” ou um Celestial. Desde o alvorecer até o desenrolar da pré-história, o Observador, calmo e paciente, vê as suas crianças se desenvolvendo. Um dia formarão cidades e inventarão a escrita? Pouco provável, mas o Observador apenas anota o tempo mediante a sua escala de vida, o que parece éons e éons para aqueles lá observados.

Não estamos falando de Uatu, o Observador, mas de Richard Lenski, o pesquisador que conduz o mais longo experimento em Evolução realizado até agora.

Richard Eimer Lenski é pesquisador da Universidade Estadual do Michigan. Mas o que faz dele um grande cientista? Bem, ele resolveu ficar de voyeur com algumas bactérias (a saber Escherichia coli) para saber o que aconteceria se ele controlasse a alimentação dessas coitadinhas, deixando-as quase passando fome.

Evolução é um processo lento, e muitas vezes difícil de se observar. Nossa escala de vida é curta demais para que vejamos ele acontecer, certo? Na verdade, sim, podemos ver o processo evolutivo em ação, e um desses experimentos começou em 24 de fevereiro de1988, quando Lenski semeou 12 placas de petri com colônias de E. coli e preparou-os para passar a noite a uma confortável temperatura de 37ºC. O detalhe é que ele só adicionou nutrientes suficientes para as queridas bactérias passarem a noite e se alimentarem até o dia seguinte, e mais nada!

Mas ele semeou com apenas nutrientes suficientes para crescer até o início da manhã seguinte. No dia seguinte, ele adiciona mais alimento suficiente para o início da manhã subsequente, sempre à tarde. Toda tarde, então, as bactérias recebem seus alimentos, e Lenski retirava uma alíquota de 100 microlitros de cada solução bacteriana. Quanto é um microlitro? Pegue um mililitro e divida por mil. A alíquota com a colônia de bactérias ia para outro frasco, com alimento suficiente para o dia seguinte ais uma vez. Nada mudou…

Ou quase nada.

As condições da vida bacteriana naquelas placas de petri eram de fome e penúria. A cada 75 dias, parte da cultura ia para o freezer, a uma temperatura de -80ºC. O experimento continuou e, hoje, as queridas bactérias estão na geração número 68.113 (e subindo), estando no mesmo meio de cultura, tendo glicose como alimento, dosada para ser consumida em menos de 24h. Esse menor abastecimento alimentar é a única pressão seletiva que as bactérias experimentam. E isso foi o bastante.

O experimento segue o padrão até hoje. Uma pequena alíquota das bactérias são transferidas para uma placa novinha, com nutriente suficiente para um dia, a cada 75 dias, placas são levadas até o freezer para ficar a -80ºC. Mas qual é a desse freezer?

Este freezer permite duas coisas:

1) Esta temperatura paralisa totalmente a atividade biológica da bactéria. Ela fica lá, em animação suspensa, e isso é como um retrato vivo de como ela estava naquele ponto. Assim, com o passar do tempo, Lenski e seus colaboradores podem ver como a Evolução fez seu trabalho e, dessa forma, pode-se ver quais as mudanças que as colônias tiveram e passaram para os descendentes.

2) Exatamente pelo fato dessa temperatura paralisar a atividade biológica da bactéria, se houver algum erro, como contaminação ou deixar cair a placa de petri no chão, pode-se continuar do ponto em que as amostras estavam ali congeladinhas no friozão, dando prosseguimento ao experimento.

Aos poucos, as bactérias que começaram a usar melhor os recursos, se sobressaíam. Dentre estes recursos estava em usar com maior eficiência a glicose, sem consumir a bagaça toda de uma vez. Isso levou a bactérias com tamanho maiores e melhor especializados, com capacidade até mesmo de metabolizar o citrato do meio de cultura, que estava ali para garantir o pH da mistura, agindo feito solução-tampão. As colônias que conseguiam extrair energia de citratos ganhava uma vantagem evolutiva a mais, garantindo não passar tanta fome.

Seis das 12 populações iniciais tornaram-se hipermutadores. As mutações em larga escala e seleção natural garantiram que os descendentes acabassem com genes capazes de controlar o reparo do DNA, dando condições de acumular mais mutações no resto de seus genomas. É como ter um colete com 4 bolsos e conseguir fazer você mesmo mais uns 4 bolsos para guardar seus pertences. Em outras palavras, as queridinhas bactérias estavam com uma taxa evolutiva em franca aceleração. Já a cepa que conseguiu usar citrato como fonte de energia ganhou a capacidade de explorar uma nova fonte de alimento, e teve sua taxa de mutação aumentada também.

Todas essas mutações foram consecutivas, mas algumas cepas evoluíram de forma diferente, de forma a resolver o mesmo problema (fome), usando perfeitamente um adágio que meu avô adorava: “a barriga comanda as pernas”

Sim, eu sei que bactérias não tem pernas e nem barriga.

A pressão seletiva fez com que as bactérias, através de múltiplos testes, finalmente chegassem a uma mutação que resolvia seu problema de falta de alimento. A altíssima taxa de reprodução propiciou que elas não morressem antes de terem chegado lá. Não foi por mágica que conseguiram, nem de forma instantânea. Foram milhares de mutações que foram se somando até chegar numa condição ótima. Para vocês terem uma ideia, vejam quantas cepas foram necessárias até chegar na que possui um gene capaz de produzir proteínas com a capacidade de metabolizar citratos:

Este experimento ainda continua e vai continuar por um bom tempo. A Science publicou o artigo The man who bottled Evolution (o homem que engarrafou a Evolução), cujo PDF está disponível AQUI. Uatu, digo, Lenski ainda está lá, vigilante, sem perder as suas filhas de vista.

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Sobre André Carvalho

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