Ao examinar a evolução de uma proteína, uma equipe de cientistas declarou que a resposta é não, dizendo que novas mutações tornam praticamente impossível para a evolução reverter direções.
“Elas queimam a ponte que a evolução acabou de cruzar”, disse Joseph W. Thornton, professor de biologia da Universidade de Oregon e co-autor de um artigo sobre as descobertas da equipe, publicada na edição atual da “Nature”.
O biólogo belga Louis Dollo foi o primeiro cientista a considerar a evolução reversa. “Um organismo nunca retorna a seu estado anterior”, declarou ele em 1905, uma afirmação posteriormente apelidada de lei de Dollo.
Para ver se ele estava certo, biólogos reconstruíram a história evolucionária. Em 2003, por exemplo, uma equipe de cientistas estudou asas em bichos-pau. Eles descobriram que os ancestrais comuns dos insetos possuíam asas, mas alguns de seus descendentes as perderam. Mais tarde, alguns daqueles insetos sem asas desenvolveram asas novamente.
Mesmo assim, esse estudo não necessariamente refutava a lei de Dollo. Os bichos-pau podem realmente ter desenvolvido um novo par de asas, mas não está claro se essa mudança apareceu como evolução reversa no nível molecular.
Os insetos voltaram à bioquímica original exata para a construção de asas, ou descobriram uma nova rota, essencialmente desenvolvendo novas proteínas?
Thornton e seus colegas examinaram mais de perto a possibilidade de evolução reversa neste nível molecular. Eles estudaram uma proteína chamada receptor glicocorticoide, que ajuda humanos – e a maioria dos outros vertebrados – a lidar com o estresse agarrando um hormônio chamado cortisol e acionando genes de defesa contra o estresse.
Ao comparar o receptor a proteínas relacionadas, os cientistas reconstruíram sua história. Cerca de 450 milhões de anos atrás, ela se iniciou com um formato diferente que lhe permitia agarrar firmemente a outros hormônios, mas com pouca força ao cortisol. Ao longo dos 40 milhões de anos seguintes, o receptor mudou de formato, de forma que se tornou muito sensível ao cortisol, mas não podia mais se prender a outros hormônios.
Durante aqueles 40 milhões de anos, segundo Thorton, o receptor mudou em 37 pontos, sendo que apenas dois deles fizeram o receptor sensível ao cortisol. Cinco outros evitaram que ele agarrasse outros hormônios. Quando ele fez essas sete alterações ao receptor ancestral, ele se comportou exatamente como um novo receptor glicocorticoide.
Operação reversa – Thornton imaginou que, se conduzisse a operação reversa, ele poderia transformar um novo receptor glicocorticoide em um ancestral. Então, ele e seus colegas reverteram essas mutações-chave a seus antigos formatos.
Para surpresa de Thornton, o experimento fracassou. “Tudo o que conseguimos foi um receptor completamente morto”, disse ele.
Para desvendar por que eles podiam ir para frente e não para trás, Thornton e seus colegas olharam novamente de perto os receptores novos e antigos. Eles descobriram cinco mutações adicionais que eram cruciais à transição.
Revertendo também essas cinco mutações, o novo receptor se comportava como o antigo.
Com base nesses resultados, eles concluíram que a evolução do receptor se desdobrava em dois capítulos. No primeiro, o receptor adquiria as sete mutações-chave que o tornavam sensível ao cortisol e não a outros hormônios. No segundo, ele adquiria as cinco mutações adicionais, que Thornton chamou de mutações “restritivas”.
Essas mutações restritivas podem ter afinado como o receptor agarrava o cortisol. Ou elas podem não ter tido nenhum efeito. De qualquer forma, essas mutações adicionaram alterações ao receptor. Quando Thornton tentou retornar o receptor a seu formato original, essas alterações entraram no caminho.
Thornton argumenta que, uma vez que as mutações restritivas evoluem, elas tornam praticamente impossível para o receptor evoluir de volta à sua forma original.
As cinco mutações-chave não podiam ser revertidas primeiro, pois o receptor seria inutilizado. As sete mutações restritivas tampouco poderiam ser revertidas primeiro.
Essas mutações tinham pouco efeito em como o receptor agarrava hormônios. Então não havia maneira de a seleção natural favorecer indivíduos com mutações reversas.
Por enquanto, se outras proteínas enfrentam os mesmos problemas para evoluir no sentido contrário segue uma questão aberta. No entanto, Thornton suspeita que sim.
“Eu não diria que a evolução nunca é reversível”, diz Thornton. Porém, ele acha que ela só pode andar para trás quando a evolução do traço é simples, como quando uma única mutação está envolvida.
Quando novos traços são produzidos por diversas mutações que influenciam uns aos outros, diz ele, essa complexidade bloqueia a evolução reversa. “Sabemos que esse tipo de complexidade é muito comum”.
Se essa lei de Dollo molecular se mantiver, Thornton acredita dizer algo importante sobre o curso da história evolucionária. A seleção natural pode alcançar muitas coisas, mas é limitada. Mesmo inofensivas, as mutações aleatórias podem bloquear seu caminho. (Fonte: G1)
