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Parte 09 – Biologia Molecular

MOL-01: Complexidade irredutível prova o design

Alegação:

Alguns sistemas bioquímicos são irredutivelmente complexos, o que significa que a remoção de uma das partes destrói a funcionalidade de todo o sistema. Complexidade irredutível elimina a possibilidade de um sistema ter evoluído, portanto só pode ter sido obra de um designer.

Fonte: Behe, Michael J. 1996. Darwin’s Black Box, New York: The Free Press.

Resposta:

Behe em sua argumentação falha em vários pontos.

Primeiro, porque ele alega que um sistema que ele chama de irredutivelmente complexo não pode ter surgido pela evolução. Isso não é verdade.

Se ele chama de irredutivelmente complexo um sistema que perde sua função se uma de suas partes for removida, isso significa apenas que um sistema não pode ter evoluído pela adição de partes prontas, que nunca mudam de função. Isso ainda deixa livre muitas outras possibilidade evolucionárias, tais como:

·    Deleção de partes;

·    Adição de múltiplas partes, por exemplo, a duplicação de grande parte ou da totalidade do sistema (Pennisi 2001);

·    Mudanças de funções;

·    Adição de uma segunda função para uma das partes (Aharoni et al 2004);

·    Mudanças graduais das partes.

Todos esses mecanismos foram observados em mutações genéticas. Inclusive deleção e duplicação genética são bastante comuns (Dujon et al. 2004; Hooper and Berg 2003; Lynch and Conery 2000), e fazem a complexidade irredutível não apenas possível, mas também esperada. De fato, ela foi prevista pelo geneticista ganhador do prêmio Nobel Hermann Muller quase um século atrás (Muller 1918, 463-464), porém ele chamou de “complexidade interconectada” (Muller 1939).

Ou seja, simplesmente porque algo é irredutivelmente complexo agora, não significa que sempre foi assim. As partes podem mudar de função, ou ganhar ou perder funções, ou ter mais de uma função, etc. Se olharmos para um sistema pronto e acharmos que ele já veio pronto dessa forma, com as funções sempre daquela forma, sem nunca terem mudado, é óbvio que vamos imaginar ter sido impossível terem surgido pela evolução. Mas evolução ensina exatamente o contrário, que os seres não são fixos, que novas funções podem surgir e desaparecer ao longo do tempo.

A segunda falha no raciocínio de Behe é que ele está partindo de uma argumentação negativa. Ou seja, segundo ele, se A não é possível, então B automaticamente é verdade. Não é assim que se faz ciência, pois ao invés de provar B, como deveria ser, ele tenta provar que A não é possível. Se fosse assim, poderíamos dizer que se a Terra não é plana, então ela é cônica. Pode parecer ridículo, e de fato é, mas é o mesmo raciocínio que Behe toma quando diz que se a evolução não ocorre, então só pode ter sido um designer, eliminando qualquer outra possibilidade. Não passa de um apelo à ignorância.

A terceira falha na argumentação de Behe é que alguns sistemas apontados por ele como irredutivelmente complexos na verdade não o são. Muitos deles podem manter sua função, apesar de não tão bem, sem várias de suas partes, por exemplo:

·    A ratoeira poderia funcionar sem a base, sem a isca ou até outras partes;

·    O flagelo bacteriano poderia continuar sendo usado como propulsor mesmo sem várias de suas proteínas. É sabido que muitas das proteínas do flagelo eucariótico (também chamado cilium ou undulipodium) são dispensáveis, porque tais flagelos existem são conhecidos, e não possuem as proteínas, e ainda assim são funcionais;

·    Mesmo com o exemplo da complexidade do transporte de proteínas de Behe, existem outras proteínas que não precisam de transporte.

O sistema imunológico que Behe diz ser irredutivelmente complexo na verdade não o é, porque os anti-corpos que marcam as células invasoras para serem destruídas também podem servir como sistema de defesa, destruindo eles mesmos, apesar de forma não tão eficiente.

Referências

TalkOrigins Archive. n.d. Irreducible complexity and Michael Behe. http://www.talkorigins.org/faqs/behe.html

Aharoni, A., L. Gaidukov, O. Khersonsky, S. McQ. Gould, C. Roodveldt and D. S. Tawfik. 2004. The ‘evolvability’ of promiscuous protein functions. Nature Genetics [Epub Nov. 28 ahead of print]

Bridgham, Jamie T., Sean M. Carroll and Joseph W. Thornton. 2006. Evolution of hormone-receptor complexity by molecular exploitation. Science 312: 97-101. See also Adami, Christopher. 2006. Reducible complexity. Science 312: 61-63.

Dujon, B. et al. 2004. Genome evolution in yeasts. Nature 430: 35-44.

Hooper, S. D. and O. G. Berg. 2003. On the nature of gene innovation: Duplication patterns in microbial genomes. Molecular Biololgy and Evolution 20(6): 945-954.

Lynch, M. and J. S. Conery. 2000. The evolutionary fate and consequences of duplicate genes. Science 290: 1151-1155. See also Pennisi, E., 2000. Twinned genes live life in the fast lane. Science 290: 1065-1066.

Meléndez-Hevia, Enrique, Thomas G. Waddell and Marta Cascante. 1996. The puzzle of the Krebs citric acid cycle: Assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution. Journal of Molecular Evolution 43(3): 293-303.

Muller, Hermann J. 1918. Genetic variability, twin hybrids and constant hybrids, in a case of balanced lethal factors. Genetics 3: 422-499. http://www.genetics.org/content/vol3/issue5/index.shtml

Muller, H. J. 1939. Reversibility in evolution considered from the standpoint of genetics. Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society 14: 261-280.

Pennisi, Elizabeth. 2001. Genome duplications: The stuff of evolution? Science 294: 2458-2460.

Ussery, David. 1999. A biochemist’s response to “The biochemical challenge to evolution”. Bios 70: 40-45.http://www.cbs.dtu.dk/staff/dave/Behe.html

Gray, Terry M.. 1999. Complexity–yes! Irreducible–maybe! Unexplainable–no! A creationist criticism of irreducible complexity. http://tallship.chm.colostate.edu/evolution/irred_compl.html

Lindsay, Don. 1996. Review: “Darwin’s black box, the biochemical challenge to evolution” by Michael Behe.http://www.don-lindsay-archive.org/creation/behe.html

Miller, K. 1999. Finding Darwin’s God. Harper-Collins, chap. 5.

Shanks, N. and K. H. Joplin. 1999. Redundant complexity: A analysis of intelligent design in biochemistry. Philosophy of Science 66: 268-298. http://www.asa3.org/ASA/topics/Apologetics/POS6-99ShenksJoplin.html


MOL-02: O flagelo é irredutivelmente complexo

Alegação:

O flagelo bacteriano é irredutivelmente complexo, pois como partes não funcionais não podem ser preservadas pela seleção natural, esses sistemas só podem ser explicados pelo design inteligente.

Fonte: Behe, Michael J. 1996. Darwin’s Black Box, New York: The Free Press, pp. 59-73.

Resposta:

Essa argumentação de Behe, bem como de todo o design inteligente, é baseada apenas na incredulidade pessoal, também chamado apelo à ignorância. Ao invés de provar a existência do designer, como a ciência normal tentaria fazer, eles tentam achar falhas na teoria da evolução, como se ao invalidar um, automaticamente valida o outro.

De fato muitas das proteínas do flagelo bacteriano são similares entre si ou similares a proteínas com outras funções. Sua origem pode ser facilmente explicada como uma série de duplicações genéticas seguidas por modificação e/ou co-interação, procedendo gradualmente entre sistemas intermediários desde um flagelo simples até o flagelo final.

Um caminho plausível para a evolução do flagelo segue os seguintes passos básicos (tenha em mente que esse é um resumo, e que grandes interações seriam seguidas por longos períodos de otimização das funções):

1) Poros passivos gerais evoluem para poros mais específicos pela adição de proteínas. Transporte passivo é convertido a transporte ativo pela adição de ATPase à hidrólise de ATP da capacidade de exportação aprimorada.

2) O sistema de exportação tipo-III é convertido para um sistema de secreção tipo-III (T3SS) pela adição de membranas porosas protéicas (secretina e secretina chaperone) do sistema de secreção tipo-II. Eles eventualmente formam os anéis P e L, respectivamente, do flagelo moderno. O sistema secretor moderno tipo-III forma uma estrutura muito parecida com a estrutura de mastro e anel do flagelo (Hueck 1998; Blocker et al. 2003)

3) O T3SS secreta diversas proteínas, uma das quais é a adesina (uma proteína que gruda a célula em outras células ou em um substrato). A polimerização dessa adesina forma um filamento primitivo, uma extensão que dá a célula uma melhor capacidade adesiva. Depois da evolução do filamento T3SS, ele se diversifica para várias outras tarefas especializadas, por duplicação e subfuncionalização.

4) Um sistema de bomba iônica com outra função na célula se torna associada com a base do sistema secretor da estrutura, convertendo o filamento em um primitivo protoflagelo. A função inicial do protoflagelo é uma melhor dispersão. Homólogos do motor de proteínas MotA e MotB são conhecidas e funcionam em diversos procariontes independentes do flagelo.

5) A ligação de uma proteína que transmite um sinal na base do sistema secretor regula a velocidade de rotação, dependendo da saúde metabólica da célula. Isso impõe um impulso na direção de regiões favoráveis e para longe de regiões de poucos nutrientes, como aqueles encontrados em habitats com superpopulação. É o começo da mobilidade químico-tática.

6) Vários outros melhoramentos continuam no recém formado flagelo. Todos os componentes são originados por duplicação e subfuncionalização da estrutura axial do filamento do flagelo primitivo . Essas proteínas acabam formando a família protéica axial.

O flagelo bacteriano nem mesmo é irredutivelmente complexo. Alguns flagelos bacterianos funcionam sem os anéis L e P. Em experimentos com várias bactérias, alguns componentes ( por exemplo, FliH, FliD, e o domínio muramidase do FlgJ), são importantes mas não essenciais (Matzke 2003). Um terço dos 497 aminoácidos dos flagelos foram cortados sem prejudicar sua função (Kuwajima 1988). Mais ainda, muitas bactérias tem proteínas adicionais que são necessário para o seu próprio flagelo, mas não no bem estudado flagelo “padrão” E. coli. Diferentes bactérias tem números diferentes de proteínas nos flagelos (no Helicobacter pylori, por exemplo, apenas 33 proteínas são necessárias para produzir um flagelo funcional), então o exemplo favorito de Behe para complexidade irredutível parece mais mostrar uma grande variedade numérica de partes necessárias (Ussery 1999).

Cílios eucarióticos são feitos de mais de 200 proteínas distintas, mas até aqui a irredutibilidade é ilusória. Behe (1996) implica e Denton (1986) alega explicitamente que tubulares 9+2 comuns da estrutura dos cílios não podem ser simplificados. No entando, cílios 3+0, faltando muitos microtúbulos e também outras estruturas, existem e são conhecidos (Miller 2003, 2004).

Outro exemplo de como o flagelo não é irredutivelmente complexo pode ser encontrado na bactéria Yersinia pestis, responsável pela transmissão da peste bubônica. O flagelo dessa bactéria não roda, portanto não é usado como motor. Porém é usado como agulha para infectar o hospedeiro. Na estrutura do Y. pestis, apesar de extremamente similar, faltam muitas proteínas que estão presentes no flagelo E. coli, porém ainda assim ela é plenamente funcional.

Aqui tem um vídeo bem explicativo de como o flagelo bacteriano pode ter evoluído.

E por isso a idéia de complexidade irredutível é falha. Ela supõe que as estruturas sempre foram fixas, imutáveis, porém a evolução prevê exatamente o contrário, mudanças constantes, o tempo todo.

Referências:

Matzke, N. J. 2003. Evolution in (brownian) space: a model for the origin of the bacterial flagellum.http://www.talkdesign.org/faqs/flagellum.html or http://www.talkreason.org/articles/flag.pdf (see also ‘Background to “Evolution in (Brownian) space”‘, http://www.talkdesign.org/faqs/flagellum_background.html orhttp://www.talkreason.org/articles/flagback.cfm)

Dunkelberg, Pete. 2003. Irreducible complexity demystified http://www.talkdesign.org/faqs/icdmyst/ICDmyst.html

Musgrave, Ian. 2000. Evolution of the bacterial flagella. http://www.health.adelaide.edu.au/Pharm/Musgrave/essays/flagella.htm

Blocker, Ariel, Kaoru Komoriya, and Shin-Ichi Aizawa. 2003. Type III secretion systems and bacterial flagella: Insights into their function from structural similarities. Proceedings of the National Academy of Science USA 100(6): 3027-3030. http://www.pnas.org/cgi/content/full/100/6/3027

Cavalier-Smith, T. 1987. The origin of eukaryote and archaebacterial cells. Annals of the New York Academy of Sciences 503: 17-54.

Cavalier-Smith, T. 2002. The phagotrophic origin of eukaryotes and phylogenetic classification of Protozoa. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 52: 297-354.

Denton, M. 1986. Evolution: A Theory in Crisis. Bethesda, MD: Adler & Adler.

Hueck, C. J. 1998. Type III protein secretion systems in bacterial pathogens of animals and plants. Microbiology and Molecular Biology Reviews 62: 379-433.

Kuwajima, G. 1988. Construction of a minimum-size functional flagellin of Escherichia coli. Journal of Bacteriology 170: 3305-3309.

Miller, K. 2003. Answering the biochemical argument from design. in: Manson, N. (Ed.), God and design: the teleological argument and modern science, Routledge, London, pp. 292-307.http://www.millerandlevine.com/km/evol/design1/article.html

Miller, K. 2004. The flagellum unspun. In Debating Design: from Darwin to DNA, 81-97, eds. Dembski, W., and M. Ruse, New York: Cambridge University Press. http://www.millerandlevine.com/km/evol/design2/article.html

Ussery, D. 1999. (see below)

Ussery, David. 1999. A biochemist’s response to “The biochemical challenge to evolution”. Bios 70: 40-45.http://www.cbs.dtu.dk/staff/dave/Behe.html


MOL-03: A coagulação é irredutivelmente complexa

Alegação:

A bioquímica da coagulação sanguínea é irredutivelmente complexa, indicando que ela deve ser o produto de um design.

Fonte: Behe, Michael J. 1996. Darwin’s Black Box, New York: The Free Press, pp. 74-97.

Resposta:

Os sistemas de coagulação parecem ser formados por qualquer cadeia polimérica que estiver à mão. Existem muitos exemplos de sistemas complicados feitos de componentes que são úteis, mas tem papéis completamente diferentes em componentes diferentes. Há também evidência de que os genes responsáveis pela coagulação (de fato, o genoma inteiro) foram duplicados duas vezes no curso da evolução (Davidson et al. 2003). A duplicação de partes e a interação delas com diferentes funções resolvem o desafio da evolução gradual do processo de coagulação.

Vemos também que a coagulação não é irredutivelmente complexo. Alguns animais – golfinho, por exemplo – se dão muito bem sem o fator Hagemann (Robinson et al. 1969), um componente no sistema de coagulação humano que Behe alega ser irredutivelmente complexo. (Behe 1996, 84). Doolittle and Feng (1987) previram que vertebrados “inferiores” não teriam o “caminho de contato” da coagulação sanguínea. Trabalhos com o genoma de baiacus confirmaram essa previsão (Yong and Doolittle 2003).

Por fim, vemos novamente o argumento da incredulidade pessoal. Mesmo que a evolução não pudesse explicar a coagulação (o que não é verdade), não significa necessariamente que um designer é a resposta.

Referências:

Acton, George, 1997. Behe and the blood clotting cascade. http://www.talkorigins.org/origins/postmonth/feb97.html

Behe, M. and K. Miller. 2002. Transcript: American Museum of Natural History April 23, 2002 (Part 7). Fonte disponivel para consulta em: http://www.ncseweb.org/resources/articles/7819_part_07_dr_michael_behe_dr_10_31_2002.asp

Dunkelberg, Pete, 2003. Irreducible complexity demystified. http://www.talkdesign.org/faqs/icdmyst/ICDmyst.html

EvoWiki, 2004. Blood clotting. http://www.evowiki.org/wiki.phtml?title=Blood_clotting

Musgrave, Ian, 2005. Clotted rot for rotten clots. http://www.pandasthumb.org/pt-archives/000884.html

Davidson, C. J., E. G. Tuddenham, and J. H. McVey. 2003. 450 million years of hemostasis. Journal of Thrombosis and Haemostasis 1: 1478-1497.

Robinson, A. J., M. Kropatkin, and P. M. Aggeler. 1969. Hagemann factor (factor XII) deficiency in marine mammals. Science 166: 1420-1422.

Doolittle, Russell F., 1997. A delicate balance. Boston Review (Feb./Mar.), http://bostonreview.net/BR22.1/doolittle.html

Ussery, David, 1999. A biochemist’s response to “The biochemical challenge to evolution”. Bios 70: 40-45.http://www.cbs.dtu.dk/staff/dave/Behe.html

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