Este artigo foi o tema da palestra efetuada pelo Dr. Chadwick no III Encontro Nacional de Criacionistas e I Encontro Internacional, realizado em janeiro de 1999 no Instituto Adventista de Ensino, em S.Paulo. Apresentam-se a seguir alguns tópicos selecionados que podem ilustrar o assunto abordado:

Introdução

O mundo atual está na crista da onda do aumento de informações na área de Biologia Molecular. As informações estão sendo geradas tão rapidamente que é impossível que os pesquisadores da área se mantenham atualizados com o fluxo de dados; assim, a interpretação fica atrasada em relação ao surgimento dos dados. Nossa compreensão das complexidades de estrutura e função dentro da célula é revolucionada mais e mais quando descobrimos novos detalhes dos processos celulares. Neste contexto, é uma tragédia particular que nós continuemos, cegamente, dogmatizando uma teoria fundamental da biologia que tem mais de 150 anos: a teoria da evolução.

É compreensível que Darwin e outros dos primeiros protagonistas da teoria da evolução não levassem em conta as dificuldades envolvidas na evolução de formas de vida complexas, quando quase nada se conhecia sobre elas. Este era o caso quando Darwin começou a formalizar sua versão de uma teoria para a evolução espontânea e não dirigida de formas de vida, na primeira metade do século 19. O mesmo aconteceu no século subseqüente. Mas, durante os últimos 30 anos, o quadro tem sido mudado pelas ferramentas da sistemática molecular moderna, juntamente com os avanços em nossa compreensão dos processos celulares e moleculares em uma ampla variedade de organismos. Agora é possível fazer comparações detalhadas dos aspectos moleculares de uma grande variedade de organismos e construir ligações filogenéticas entre estes organismos, baseando-se nestas comparações. Com estas poderosas ferramentas à disposição, não é mais necessário supor que tipos de processos operavam nos organismos extintos, que não estão mais à disposição para serem estudados. Muito da arquitetura molecular de tais formas pode ser reconstruído a partir de dados facilmente disponíveis para nós atualmente. As conclusões de tal trabalho são muito surpreendentes e compreendem o assunto desta apresentação.

Os trilobitas são membros extintos do filo Arthropoda, ao qual pertencem os insetos modernos. Estas criaturas deixaram um registro fóssil longo e detalhado nas rochas, começando no início do Cambriano e terminando no Permiano. Os trilobitas eram formas requintadas, que possuíam corpos segmentados elaborados, com sistema nervoso cefalizado, apêndices torácicos e abdominais articulados, antenas e olhos compostos. Devido ao fato de os trilobitas serem formas extintas, sabemos muito pouco sobre seus hábitos de vida, exceto pelo que podemos deduzir pela sua associação com outras formas que têm representantes vivos, e a partir também de reconstruções cuidadosas dos ambientes deposicionais nos quais eles são encontrados. Entretanto, a teoria da evolução fornece-nos um mecanismo para reconstruir, em detalhes inimagináveis, a fisiologia e a biologia molecular destes primeiros tipos de metazoários, amplamente distribuídos.

Esta reconstrução tem um grande significado por nos fornecer um quadro da riqueza e complexidade das primeiras criaturas metazoárias. Esta reconstrução também contribuirá substancialmente para nossa compreensão dos processos que teriam que ter precedido o aparecimento destas surpreendentes criaturas que, em quase todos os lugares, marcam os limites entre rochas essencialmente desprovidas de vida metazoária e aquelas rochas que contêm evidência abundante de vida metazoária. Antes de começarmos a explorar a natureza dos trilobitas, lancemos algumas bases fundamentais para as premissas que exploraremos em nossa reconstrução.

Assim, neste artigo eu pretendo:

1. Demonstrar, usando a suposição fundamental da teoria da evolução, que podemos conhecer, em detalhes requintados, a biologia molecular do trilobita;

Mostrar que os trilobitas são tão complexos, a nível molecular, como qualquer forma moderna e, na ausência de qualquer evidência física da evolução de sistemas complexos, ou do aumento no conteúdo informacional dos sistemas complexos existentes, a crença na teoria da evolução é uma questão de pura fé, já que não há evidência física para o aumento no conteúdo informacional de qualquer sistema complexo. Outra teoria que explica as origens – a Criação Especial – tem precedentes científicos, porque ela realmente oferece uma explicação para as origens que se harmoniza com os dados disponíveis.

Origem das células

Todos os seres vivos, incluindo os trilobitas, são compostos por células. A teoria da evolução propõe que estas células surgiram num passado distante, a partir de um ou mais sistemas vivos complexos, derivados por processos naturais de materiais presentes na “terra pré-biótica”. Estas proto-células primitivas teriam se estabelecido e, durante vastos períodos de tempo, desenvolvido sistemas complexos capazes de duplicação eficiente dos componentes necessários para a vida. Durante este período, os detalhes do código genético teriam sido trabalhados, os sistemas de enzimas necessários para a duplicação do DNA aperfeiçoados, as enzimas necessárias para produzir RNA–mensageiros funcionais desenvolvidas, e a maquinaria para produzir proteínas a partir da informação contida no RNA–mensageiro teria sido estabelecida. Uma área de especulação atual é se este sistema moderno foi o primeiro a se desenvolver, ou se um sistema mais simples, envolvendo apenas moléculas de RNA capazes de auto-duplicação e atividade catalítica, o precedeu. Esta última sugestão apareceu, em primeiro lugar, para oferecer uma solução para o dilema criado pela necessidade do aparecimento simultâneo de proteínas e DNA para a codificação para aquelas mesmas proteínas. Mas atualmente existe pouca evidência de que estas moléculas de RNA catalíticas ou “ribozimas” tenham um papel altamente significativo nas células modernas, e permanece enigmático o problema da mudança de um sistema de ribozimas para um sistema de proteínas governadas por DNA. Apesar de a origem da vida não ser o assunto deste trabalho, vale a pena observar que este cenário, ou qualquer outro que explique a origem espontânea de uma célula viva, pertence ao campo da ficção científica. De qualquer forma, é muito evidente que, antes do início do Cambriano, os detalhes das células eucarióticas modernas, das quais os trilobitas eram compostos, estavam totalmente concluídos, como veremos.

Revelando o passado

O que podemos saber sobre a biologia molecular e celular, e a fisiologia do trilobita? A premissa fundamental desta apresentação é que podemos determinar, em detalhes precisos e requintados, os mecanismos que operavam nas células e tecidos dos trilobitas. Esta premissa está baseada em uma síntese fundamental da teoria da evolução: a de que características compartilhadas em comum por organismos distintos, a nível molecular ou celular, são devidos a ambos terem uma ancestralidade evolutiva comum. Esta suposição é amplamente aceita sob o prisma evolucionista, e envolve toda a teoria da evolução, sendo a base de toda a taxonomia evolutiva moderna. Apesar de algumas similaridades anatômicas serem consideradas exemplos de evolução convergente (derivadas independentemente e não relacionadas geneticamente), tais como as asas de insetos, répteis, aves e mamíferos, tais casos são facilmente identificáveis, e as similaridades que existem a nível celular e molecular são geralmente consideradas como indicadores de ancestralidade comum. Assim, as características moleculares compartilhadas pelas ervilhas e pelo homem requerem que tenha havido, em um passado longínquo, um ancestral comum a ambos, que possuísse estas características comuns. (árvore filogenética, segundo Wray et al.). Qualquer outra conclusão requereria que eventos altamente improváveis tivessem acontecido repetidamente, com exata precisão, e isto falsificaria a suposição fundamental da sistemática molecular e tributaria a credulidade além dos limites. Conseqüentemente, qualquer característica complexa compartilhada pelos artrópodes modernos e pelo homem, ou pelos artrópodes e pela ervilha, deveria ter estado presente no ancestral comum a ambas as formas. Assim, a presença de características de biologia celular ou molecular em comum, entre os artrópodes modernos e o homem ou outras formas, requer que estas características sejam compartilhadas pelo ancestral comum de artrópodes e do homem. Como os trilobitas eram artrópodes, eles também devem ter apresentado estas características e então podemos, confiantemente, atribuir estas características complexas aos primeiros metazoários.

Dentre um grande número possível, vamos analisar alguns sistemas biológicos moleculares complexos. Será necessário, naturalmente, incluir algum material de natureza bastante técnica, a fim de demonstrar o nível de complexidade presente nas células. Isto é inevitável, pois esta base é necessária para desenvolver os pontos importantes. Estes detalhes são bem conhecidos pelos biólogos moleculares, mas não é necessário ser um biólogo molecular, nem entender os detalhes da complexidade, para entender o significado dos argumentos. Vou começar com a consideração de alguns dos processos básicos compartilhados pelas células dos metazoários. Então iremos examinar algumas das complexas características dos organismos metazoários, incluindo os trilobitas.

Tópicos abordados à guisa de introdução ao assunto específico do artigo

O que é necessário para a divisão celular?

Transcrição: do DNA ao m-RNA

Tradução: do m-RNA à proteína

Formação de uma proteína ativa

O cromossomo eucariota

A sinapse

A biologia do desenvolvimento dos trilobitas

O que podemos dizer sobre as vias metabólicas complicadas pelas quais um simples óvulo, no ovário de uma mãe trilobita, se transforma num descendente viável? Muito mais do que você poderia imaginar, graças aos avanços recentes em nossa compreensão da biologia molecular do desenvolvimento. Aqui eu só poderei dar um esboço dos detalhes. Deixe-me rapidamente contar um pouco sobre como um inseto é formado. Aqui nós vamos discutir sobre a mosca das frutas, Drosophila, que é um inseto que sofre metamorfose. Como estes insetos são bastante pequenos, não seria prática a eclosão de um descendente com asas, completamente funcionais, a partir de um óvulo fertilizado. A estratégia de muitos insetos é colocar um ovo, o qual “eclode” originando um ovo maior, chamado de larva. A larva é apenas um saco para acumular material alimentar, na preparação para a produção da forma adulta. Entretanto, nos recônditos mais profundos de cada larva, estão as sementes embrionárias de um organismo adulto. Denominados “discos imaginários”, estes tecidos especializados permanecem dormentes até a formação da pupa. Neste momento a larva se dissolve e os discos imaginários se transformam nas várias partes do adulto. Este é um processo surpreendente por si só, mas a seqüência de eventos que levam à formação dos discos imaginários oferece uma visão sem precedentes do processo de desenvolvimento, que nos será de grande interesse em nossa consideração sobre o trilobita.

Enquanto o ovo ainda está dentro do ovário, são estabelecidos gradientes específicos de produtos gênicos reguladores dentro do ovo. Estes m-RNAs ou proteínas se originam do próprio núcleo do ovo ou de células maternas acessórias que rodeiam o ovo no ovário. Após a fertilização, são ativadas séries adicionais de genes, produzindo proteínas reguladoras adicionais, em regiões específicas do ovo fertilizado. Esta distribuição assimétrica de proteínas reguladoras resulta em cada célula ter uma combinação única de reguladores. O balanço desses genes reguladores determina quais genes são ativados e quais são suprimidos em cada célula, e esta assimetria, por sua vez, determina cabeça e cauda, e diferenciação ao longo dos eixos do corpo resultantes.

Este sistema de desenvolvimento é fantasticamente complexo. Estudos genéticos em Drosophila revelaram uma classe de genes do desenvolvimento que, quando sofriam mutação, resultavam não apenas em uma única alteração, tal como a cor do olho, mas produziam efeitos em massa que eram letais, ou resultavam em mudanças monstruosas na forma do corpo. Por exemplo, uma única mutação gênica em um dos genes reguladores resultou no crescimento de pernas no local onde se encontram normalmente as antenas, ou na formação de um segmento extra no corpo, com um par extra de asas. Vastas redes reguladoras ligam cada um desses genes do desenvolvimento a centenas de outros genes. Para seu assombro, investigadores descobriram que os genes que estavam controlando o desenvolvimento das moscas das frutas e os genes que controlam o desenvolvimento dos vertebrados, incluindo camundongos e homens, tinham estrutura muito semelhante e freqüentemente controlavam partes análogas dos embriões das moscas e do homem. E assim, estas seqüências de genes do desenvolvimento, presentes nas moscas e no homem, também estavam presentes nos trilobitas.

Estudos subseqüentes revelaram a localização de alguns destes genes no cromossomo. Quando se identificou e mapeou a série principal de genes reguladores que determina a polaridade do embrião de Drosophila (genes HOM-C), os investigadores descobriram um fato surpreendente, um fato que eles não esperavam e com o qual não estavam preparados para lidar, quando o encontraram: os genes que controlavam o desenvolvimento do eixo do embrião, da cabeça à cauda, estavam localizados no cromossomo na mesma ordem que a das porções da anatomia do organismo cujo desenvolvimento eles controlavam (colinearidade). Isto é inesperado por muitas razões, sendo uma delas a improbabilidade de tal arranjo ocorrer na ausência de um projetista. Alguns anos atrás, Murry Eden, um matemático do M.I.T., demonstrou a improbabilidade de se obterem genes com uma seqüência específica no cromossomo. Parece não haver nenhuma razão funcional para estes genes estarem tão organizados, apesar de que este quadro pode mudar. Mas este não era o fato mais assombroso. Estudos subseqüentes em vertebrados (principalmente nos camundongos, mas também no homem) mostraram que tipos semelhantes de proteínas reguladoras eram responsáveis pelo ordenamento da organização da cabeça até a cauda do corpo dos vertebrados, incluindo o homem. E estes genes (chamados de genes Hox), que eram muito semelhantes aos genes equivalentes na Drosophila (em alguns genes homeóticos, a similaridade entre Drosophila e o homem é de 98%) estão localizados no cromossomo na mesma ordem que a das moscas das frutas! Eles devem ter tido uma origem comum! E eles deviam estar presentes no trilobita, a primeira forma metazoária do Cambriano. Assim, nas primeiras formas, não só estavam presentes todas as complexidades da célula eucariota, mas também estava operando toda a complexidade insondável do sistema de desenvolvimento, envolvendo a interação de milhares de genes que todas as formas cefalizadas parecem ter em comum.

O olho do trilobita

O olho tem sido objeto de assombro durante toda a história registrada, devido às suas funções críticas. Certamente a existência de olhos compostos e completamente funcionais nos primeiros metazoários tem feito com que, de quando em quando, evolucionistas pensantes questionem seriamente sobre a base de sua origem. No caso dos trilobitas, não só as primeiras formas a aparecerem estavam equipadas com órgãos visuais altamente organizados, mas algumas das propriedades recentemente descobertas dos olhos dos trilobitas representam uma “proeza em otimização de função”. Os olhos dos trilobitas, a partir do que podemos concluir pelo estudo das formas fósseis, têm muito em comum com os olhos dos insetos modernos. Certos trilobitas de meados do Paleozóico têm um sistema ótico único, desconhecido em qualquer outra criatura. O físico nuclear Levi-Setti (Diretor do Fermilab, da Universidade de Chicago), que é aficcionado por trilobitas, afirma com franqueza impertubável:

“E uma descoberta final – a de que a interface refratora entre os dois elementos das lentes do olho do trilobita foi projetada [ênfase adicionada] de acordo com as construções óticas elaboradas por Descartes e Huygens em meados do século dezessete – toca as raias da pura ficção científica”.

Os eixos dos omatídeos individuais foram construídos a partir de cristais únicos de calcita, sendo o eixo ótico do cristal coincidente com o eixo ótico do elemento do olho. Isso representa um problema extraordinário para o trilobita, já que uma simples lente esférica e grossa de calcita não poderia decompor a luz em uma imagem. O elemento ótico do trilobita é uma lente composta, constituída por duas lentes com diferentes índices de refração, unidas em uma superfície de Huygens. Para que tal olho focalize a luz corretamente nos receptores, ele teria que ter exatamente esta forma de lente. Os princípios óticos requeridos foram elaborados pela primeira vez por Huygens no século dezessete, mas as lentes dos trilobitas funcionavam perfeitamente, usando estes princípios óticos, muito antes desse matemático holandês entender como. Os primeiros trilobitas não tinham estas lentes sofisticadas, mas os seus olhos eram, aparentemente, mais semelhantes aos dos insetos modernos. Porém, não se conhecem formas intermediárias no registro fóssil. Quando a lente de Huygens apareceu pela primeira vez, ela era completamente funcional.

O mecanismo regulador do desenvolvimento do olho deve realmente ser complexo. Estima-se que 2.500 a 5.000 genes estão envolvidos no processo de desenvolvimento. Alguns dos detalhes do desenvolvimento estão sendo solucionados em Drosophila, onde alguns dos genes de ligação mestres são conhecidos. Cada faceta individual ou omatídeo de um olho composto, tal como o da Drosophila, consiste de um grupo de oito células, sete das quais se desenvolverão em receptores de luz. Descobriu-se que uma dessas células retinais, chamada R7, era responsável pela detecção da luz ultra-violeta. A via do desenvolvimento da R7 tem sido assunto de uma intensa investigação por muitos anos. Ela revelou uma cascata de interações que parece representar a maioria das vias de ligação externa das células. A membrana da célula R7 contém uma proteína especial, o receptor da tirosina quinase (RTK). Esta proteína possui um sítio receptor extracelular, uma região transmembrana e uma região enzimática intracelular. Quando algum ligante externo se liga ao receptor (neste caso é o ligante de membrana da oitava célula), a molécula se une com outro RTK, formando um dímero. As duas moléculas então se empenham na fosforilação recíproca de três resíduos específicos de tirosina, cada um na outra molécula. Assim fosforilada, a região citosólica pode se ligar a uma proteína citoplasmática específica (GRB2) que reconhece o RTK fosforilado. Quando a GRB2 se liga ao RTK, este pode então se ligar a uma terceira proteína, Sos. O complexo Sos faz com que a proteína associada à membrana, Ras, perca GDP, que é então substituído por GTP. Nesta condição, a proteína Ras se liga à proteína chamada Raf, uma quinase da treonina/serina. Quando ligada ao Ras ativado, Raf é capaz de ligar e fosforilar outra quinase específica da tirosina/treonina, a MEK, ativando-a. MEK por sua vez ativa uma enzima citoplasmática, a MAP quinase, através da fosforilação dos resíduos de tirosina e treonina nesta enzima. A MAP quinase está aparentemente envolvida na fosforilação das proteínas de ligação ao DNA e outras proteínas celulares chave, que resultam na mudança da direção da diferenciação celular, de tal modo que a célula agora se transformará numa R7 normal. O que é especialmente digno de nota nesta cascata, é que ela é encontrada em todas as células de organismos eucariotas multicelulares e, com pequenas alterações, também nos eucariotas unicelulares (leveduras e protozoários).

Recentemente, como resultado da manipulação de um gene mestre do desenvolvimento, o “eyeless”, produziram-se moscas com olhos em várias partes do corpo, incluindo as asas, pernas e extremidades das antenas, como resultado da ativação do gene em posições anormais. Um gene mestre semelhante foi encontrado nos vertebrados, que possuem olhos completamente diferentes dos insetos. O gene do homem, camundongo e outros animais é quase idêntico ao da Drosophila. Quando o gene apropriado de um cromossomo do camundongo (e possivelmente também de um ser humano) foi inserido em uma mosca, ele produziu olhos de mosca em todos os lugares do corpo em que foi ativado. Os dois genes são suficientemente semelhantes, de modo que o gene de mamífero leva à formação de um olho de mosca. Nossa linha de raciocínio nos leva a concluir que o sistema de genes que leva ao desenvolvimento do olho estava presente e funcionando nos primeiros trilobitas. Há um número cada vez maior de vias metabólicas do desenvolvimento que são “conservadas evolutivamente”, um eufemismo para “embaraçosamente semelhantes”, em um largo espectro de organismos, e a maioria delas estaria presente nos trilobitas. Por exemplo, os genes responsáveis pela organização da dorso-ventralidade no homem foram descobertos, utilizando os genes de Drosophila como sonda molecular. Os genes responsáveis pela organização do cérebro humano na embriogênese foram descobertos utilizando os genes de Drosophila como sonda. O olho, a parte posterior do cérebro e a medula espinhal, o “pathing” dos axônios, a diferenciação dos músculos do esqueleto e do coração, a resposta fotoperiódica, a escultura dos tecidos envolvendo a morte de células selecionadas (apoptose), a modelagem embrionária, a sinalização celular e milhares de outros exemplos de processos “conservados evolutivamente” poderiam ser citados. Até a formação dos membros é dirigida, nas moscas das frutas, por um gene (Hedgehog), cujo gene homólogo nos vertebrados (Hedgehog Sônico) comanda a formação dos membros em todos os vertebrados conhecidos, incluindo o homem, camundongo, galinha e até o peixe! O elaborado mecanismo responsável precede claramente qualquer organismo com membros conhecido. De onde veio toda essa informação?

O problema da complexidade dos primeiros metazoários

Onde e quando ocorreu a evolução???

CONCLUSÃO

Fizemos uma consideração cuidadosa de uma pequena amostragem dos milhares de exemplos de complexidades compartilhadas pelas formas modernas, que poderiam ter sido utilizados. Vimos que, a partir de uma cuidadosa consideração das evidências, a teoria da evolução não explica a origem dos sistemas ricos em informação dos organismos biológicos.

Vimos que os trilobitas, os primeiros fósseis abundantes e bem representados de metazoários, apresentavam uma complexidade inimaginável em cada detalhe, com olhos compostos, com apêndices abdominais e brânquias, com pernas e antenas e com formas esculturais intrincadas e complexas. Eles possuíam sistemas musculares e nervosos totalmente funcionais. Os seus olhos se desenvolviam por processos não só semelhantes aos dos outros artrópodes, mas semelhantes aos dos vertebrados, incluindo o homem. O sistema complexo de desenvolvimento das formas cefalizadas já estava presente e funcionando. Milhares de outras complexidades de biologia molecular, compartilhadas pelas formas modernas, já estavam operando. De onde vieram estas complexidades? Não há evidência da existência de forma anterior alguma da qual elas poderiam ter derivado. Além disso, não há evidência da existência de algum mecanismo, nos sistemas biológicos, que adicione informações a sistemas complexos (Spetnar, 1998). Argumentar que eles vieram de formas pré-cambrianas, que não se preservaram porque não tinham partes duras, é argumentar novamente com base na AUSÊNCIA DE EVIDÊNCIA. A ausência de evidência, em ciência, deve ser interpretada como evidência de ausência. Não existe seqüência evolutiva pré-cambriana porque não houve evolução pré-cambriana. A evolução como uma explicação para a existência de sistemas viventes complexos é um ponto de vista de natureza religiosa, sustentado por aqueles que desejam que o mundo não tenha nenhum Originador. Os trilobitas e todas as outras formas apareceram em cena como organismos completamente formados e completamente competentes. Já passou da hora de substituir a teoria da evolução orgânica por uma teoria que possa explicar os dados. A única teoria que pode explicar a origem da informação é a teoria da Criação Especial. Eu não peço desculpas por escolher colocar a minha fé na existência de um Mestre Projetista, uma posição que é consistente com a mais clara interpretação da evidência disponível no registro fóssil, consistente com a mais clara leitura do livro de Gênesis e uma fé que é positiva, enaltecedora e cheia de esperança para o futuro.

Resumo

Meu objetivo nesta apresentação foi explorar o impacto que as descobertas da biologia molecular moderna estão tendo em nossa compreensão da história da vida na Terra. Procurei demonstrar, usando uma suposição fundamental da teoria da evolução, que podemos conhecer, em detalhes requintados, a biologia molecular das primeiras formas de vida metazoárias, das quais temos um registro consistente – o trilobita. Reconstruimos a biologia molecular do trilobita, para construirmos um exemplo da existência, no primeiro metazoário fóssil, de todas as principais inovações representadas pelo espectro da vida na Terra atual. Na ausência de evidência física da evolução de sistemas complexos e na ausência de evidência de qualquer aumento no conteúdo informacional dos sistemas complexos existentes, a crença na teoria da evolução orgânica permanece como uma questão de pura fé. Na falta de evidência física para o aumento em conteúdo informacional de qualquer sistema complexo, outra teoria que explica as origens – Criação Especial – tem precedência científica, pois ela realmente oferece uma explicação para as origens que se adequa aos dados.

A tradução deste artigo foi feita pela Professora Dra. Márcia Oliveira de Paula