A Evolução do Olho: desafio para a evolução?

Segue entrevista publicada no portal da UFSCar, na aba "CLICK CIÊNCIA":

O que é o olho, para quê ele serve e como ele funciona?

Nelio Bizzo: Se considerarmos todos os animais conhecidos, falamos de mais de um milhão de espécies, veremos que cerca de 95% deles têm olhos. Há diferentes tipos de olhos, mas todos eles podem ser definidos como órgãos especializados dotados de estruturas sensíveis à luz. Nesta definição de olho, podemos dizer que ele foi “inventado” mais de quarenta vezes no passado evolutivo, em animais que pertencem a seis diferentes filos animais. Mas é bom que se lembre que um pigmento sensível à luz do olho humano, a rodopsina, existe desde algas e fungos. Os zoósporos de fungos, bem como algas verdes, podem perceber a direção da luz graças à presença de rodopsina, o que indica que os verdadeiros “inventores” dos olhos, ou pelo menos da sua infraestrutura, possivelmente foram organismos unicelulares.

Como o olho evoluiu nos diferentes grupos animais?

Nelio Bizzo: Como disse, não há um padrão único de olho.Assim, podemos falar da evolução “dos olhos”, que ocorreu paralelamente emdiversos grupos animais. Quando ocorre a chamada “explosão do Cambriano”, há cerca de 540 milhões de anos, já há estruturas que podem ser identificadas como olhos. Portanto, do ponto de vista do registro fóssil, a ocorrência de olhos é algo abrupta e ocorre paralelamente em diferentes filos. Em cubomedusas pode-se encontrar a estrutura mais simples de estruturas especializadas sensíveis à luz.O padrão mais complexo de olhos pode ser encontrado em certos moluscos, como polvos e lulas, e mamíferos. O padrão de ambos é incrivelmente parecido, mas evoluiu de forma independente, pelo menos nos últimos 500 milhões de anos. Nos mamíferos a estrutura do olho é bem adaptada para a visão noturna, se bem queno caso humano tenha sido perdida uma estrutura que reflete internamente a luz e que está presente até mesmo nos olhos de animais domésticos, como os gatos.Experimente tirar uma foto com flash de um gato com seu dono e perceba como o reflexo dos olhos de ambos é diferente!

O fato de humanos, algas e fungos compartilharem a proteína rodopsina é considerado uma evidência para a evolução das espécies?

Nelio Bizzo: Na verdade, quando falamos de rodopsina estamos nos referindo a uma superfamília de proteínas, ou seja, um grupo com diversas variações em sua composição. Ainda não há um consenso que todas as variantes sejam homólogas, ou seja, que sejam modificações de uma forma ancestral, e não

seria surpreendente se tivesse ocorrido desenvolvimento independente em alguns casos, dada a ampla ocorrência dessas proteínas. Mas, de qualquer forma, se admite que organismos muito diferentes compartilham rodopsinas

aparentadas, o que é sem dúvida uma prova da evolução biológica.

O senhor comentou sobre a semelhança estrutural entre os olhos de mamíferos e de certos moluscos, mas também sobre a evolução independente dessa estrutura nesses grupos. Existe alguma explicação para tamanha semelhança? (já que esses animais vivem em ambientes

bastante diferentes).

Nelio Bizzo: A explicação clássica é a da convergência evolutiva. Quando uma estrutura ou um órgão confere grande vantagem adaptativa, é de se esperar que diferentes grupos a tenham desenvolvido, mesmo que não sejam aparentados. A convergência evolutiva é explicada pela constância de condições ambientais, como luz, pressão, presença de oxigênio, etc.

O olho é uma estrutura bastante complexa. Sua complexidade estrutural é tamanha que muitos críticos à Seleção Natural usam o olho como exemplo do que chamam de “complexidade irredutível”. Segundo esse argumento, o olho é um sistema que não funcionaria sem qualquer um de seus inúmeros componentes, o que impede que ele tenha evoluído de formas mais primitivas pelo mecanismo daSeleção Natural. Esse argumento faz algum sentido do ponto de vista da lógica da evolução? Por quê?

Nelio Bizzo: Esse argumento foi apresentado à época de Darwin, por críticos imersos na teologia natural anglicana. Darwin, ele mesmo, escreveu que seria difícil imaginar as etapas sucessivas da evolução do olho, com uma estrutura que focaliza imagens e corrige a aberração cromática. Invariavelmente seus críticos evitaram citar a frase seguinte, no mesmo parágrafo do Origem das Espécies, na qual Darwin fala que se pequenas variações favorecerem a sobrevivência do animal, a seleção natural não terá dificuldade de ir gradativamente aperfeiçoando uma estrutura sensível à luz a cada geração. 

Hoje em dia dispomos de uma quantidade enorme de evidências da evolução dos vários padrões dos olhos, inclusive do ponto de vista molecular. Um organismo com a superfície do corpo revestida com células sensíveis à luz pode se orientar em um ambiente iluminado pelo Sol, como ocorre com diversas medusas e hidras. Se essas células estiverem agrupadas, formando um órgão especializado, poderão responder a intensidades luminosas menores, dando maior eficiência à busca por luz. Não por acaso, o gene com a receita de pigmento cromático das medusas, que não possuem olhos propriamente ditos, pode ser encontrado nos animais com olhos! Formar imagens seria um passo adicional importante. A seleção natural favoreceu os organismos que conseguem iniciar suas refeições de algas ou pequenos animais mais cedo e se alimentar até mais tarde. E vai aquinhoar generosamente os animais que puderem perceber uma imagem de um objeto próximo, distinguindo um predador de uma presa. Com mais alimento, e sobrevivendo por mais tempo, os animais com olhos um pouco melhores dos demais terão mais descendentes a cada geração. 

Dois cientistas suecos (Dan-Eric Nilsson e Susanne Pelger) fizeram um experimento engenhoso: supuseram que, a partir de algo como um animal hipotético com um par de “proto olhos”, órgãos com uma retina plana, tivesse, a cada geração, descendentes com apenas 1% de variação nessa estrutura. A conclusão da simulação do programa de computador foi a de que em menos de 400.000 gerações pode-seformar um olho globoide, com íris e lente. Ou seja, a evolução de um olho pode ocorrer até mesmo dentro de uma pequena fração do Cambriano. No entanto, é provável que tenha ocorrido antes. 

Àquela época, os animais com os melhores olhos eram os trilobitas, com olhos compostos, com pequenas lentes focalizadoras em cada unidade fotorreceptora. São conhecidos onze tipos de lentes de unidades fotorreceptoras, e apenas três estão presentes em vertebrados.

Os animais adaptados para a vida emcavernas, denominados “troglóbios”, não necessitam da visão já que a luz nãochega aos ambientes cavernícolas. Como podem ser explicados a regressão do olho nesses animais emtermos evolutivos?

Nelio Bizzo: Não há dificuldade em explicar as consequências da ausência de pressão seletiva. Sem luz, as estruturas fotorreceptoras ficam fora da mira da seleção natural; os animais com olhos ótimos, olhos medíocres e os sem olhos passam a ter as mesmas chances de deixar descendentes. 

O resultado é que em poucas gerações haverá perda da funcionalidade de estruturas fotorreceptoras. É interessante que animais sem olhos, como o nemátodo C. elegans, possuem um mesmo gene relacionado com a formação do olho, mas com uma função diferente, provavelmente ligada à orientação do desenvolvimento embrionário sinalizando a região anterior do corpo.

Se animais com olhos bons e animais sem olhos, possuem a mesma chance de se reproduzir, como explicar a perda de funcionalidade das estruturas fotorreceptoras? Isso pode estar relacionado com o gasto de energia para se formar e se manter um olho? Existem explicações evolutivas e moleculares para esse fato?

Nelio Bizzo: Uma espécie de peixe mexicano (Astyanax mexicanus) tem se tornado o melhor modelo para estudo das adaptações às condições de cavernas escuras (o chamado troglomorfismo). Isso porque ele tem perda total ou parcial dos olhos e se reproduz em aquários e forma híbridos férteis com espécies muito próximas, que vivem na luz e têm olhos. 

São conhecidas populações de pelo menos trinta cavernas diferentes, geograficamente isoladas e biologicamente

muito próximas. A perda dos olhos ocorreu de maneira independente nas diferentes populações, e o cruzamento entre dois indivíduos cegos, de duas cavernas diferentes tem como resultado indivíduos com olhos. São basicamente duas as possibilidades de explicação. Uma delas explica pelo

acaso (tecnicamente denominado "oscilação genética", ou "genetic drift" em inglês), pelo fato de haver relaxamento de seleção natural. Embora essa seja minha hipótese preferida, trabalhos recentes com essa espécie, que envolveram estudo dos detalhes moleculares do desenvolvimento embrionário

dos olhos, têm favorecido a outra hipótese, que aponta para a seleção natural de estruturas que favorecem a maior captura de alimento, mas que têm efeitos deletérios sobre os olhos, uma influência que os geneticistas chamam "pleiotropia".

 Os neurônios do nervo óptico estão presentes nos embriões das espécies cegas, mas eles migram para o bulbo olfativo ao longo do desenvolvimento embrionário, o que parece favorecer a capacidade de localizar alimento no escuro. Curiosamente, o mesmo gene envolvido no desenvolvimento do olfato favorece o aumento do tamanho da mandíbula.

Indivíduos com maior olfato (e mandíbula), e consequente menor visão, são claramente favorecidos pois podem encontrar e capturar mais alimento em seu habitat sem luz. 

Assim a intensificação da seleção natural, e não seu

relaxamento, estaria na base da explicação do desaparecimento dos olhos nessa espécie.

A visão é um fenômeno que depende não só de uma estrutura que capte a luz (olho), mas também de uma estrutura capaz de processar umaimagem a partir dessa luz captada (cérebro). Pode-se afirmar que a complexidade do olho e a complexidade do cérebro estão relacionados?

Nelio Bizzo: Nas últimas edições do “Origem das Espécies” Darwin conjecturou sobre isso, mostrando que se um grupo de células sensíveis à luz não estivesse conectado a uma estrutura nervosa, o organismo poderia apenas distinguir o claro do escuro, mas se estivesse, informações mais sofisticadas poderiam ser geradas. 

No entanto, apenas uma parte de nosso cérebro está relacionada ao processamento de imagens; temos regiões sensíveis apenas à alternância entre dia e noite, com base em nossa sensibilidade para o claro e oescuro, e a produção de melatonina está justamente ligada à essa percepção mais difusa. Tome 6 mg de melatonina e logo você vai sentir sono, como se estivesse há horas no escuro. 

Assim, a maquinaria nervosa evoluiu paralelamente à instrumentação ótica em todos os grupos animais, mas não podemos esquecer que um organismo precisa de um sistema nervoso para responder a diferentes tipos de estímulos, não apenas os luminosos.

Leituras Sugeridas

Rétaux, S, Karen Pottin and Alessandro Alunni. Shh and forebrain evolution in

the blind cavefish Astyanax mexicanus. Biology of the Cell 100: 139-147 (2008).

[disponível online em: http://www.biolcell.org/boc/100/0139/boc1000139.htm]

Jeffery WR. Regressive evolution in Astyantax cavefish. Annu Rev

Genet. 43:25–47 (2009)

Criacionismo: distorcendo ciência e matérias jornalísticas

A matéria de 29 de abril do Estado de São Paulo (v. neste blog) repercutiu muito mais do que poderíamos imaginar. Um blog criacionista escreveu o seguinte:

"Os cientistas Nelio Bizzo (Faculdade de Educação da USP), Mario de Pinna e Maria Landim (Museu de Zoologia da USP), Paulo Sano (Departamento de Botânica da USP) e Acácio Pagan (Departamento de Biociências da Universidade Federal de Sergipe) pretendem criar um núcleo de apoio à pesquisa sobre educação, divulgação e epistemologia da evolução biológica, em parceria com a USP, como forma de combater a propagação da teoria da criação (SIC), de acordo com informações do jornalista Paulo Lopes.

Esse grupo de cientistas afirma em sua proposta à USP que estão preocupados com 'manifestações de membros da comunidade científica se posicionando publicamente a favor da perspectiva criacionista, distorcendo fatos para questionar a validade científica da evolução biológica'  (...)".

Em seguida, descreve um nome de cientista criacionista que supostamente teríamos em mente. Trata-se de  uma tentativa de distorcer fatos, ao personalizar a discussão do entendimento público da ciência, despolitizando-a. Não se trata da visão de uma pessoa, e tampouco o grupo que reunimos pretende impor uma visão pessoal ao tema. Pretendemos, isso sim, esclarecer a opinião pública e a comunidade educacional de que não existe uma "teoria da criação"; mas sim versões da Teologia Natural, fundada por Tomás de Aquino, no século XIII.

No século XVI a Igreja Católica, no Concílio de Trento, ratificou essa visão de Aquino ("tomismo") como a doutrina filosófica oficial do catolicismo, em resposta a diversos questionamentos do movimento protestante. Isso fez com que os teólogos protestantes buscassem outra fundamentação filosófica para a leitura do mundo natural como reflexo da mente de seu criador. No século XVIII os anglicanos tiveram em William Paley um teólogo de grande expressão, e sua obra foi leitura obrigatória na Universidade de Cambridge por mais de 100 anos. O próprio Charles Darwin foi muito influenciado por suas ideias, e o historiador Dov Ospovat argumentou que isso trouxe problemas teóricos importantes para que desenvolvesse o conceito de adaptação. Tenho escrito bastante sobre isso, e procurei fazer uma síntese dessas dificuldades nesse novo livro que está sendo lançado pela Editora Melhoramentos (v. blog - "Pensamento Científico: a natureza da ciência no ensino fundamental").

O blog criacionista tem como intenção apenas inculcar a ideia de que existe uma "teoria da criação" fora do campo religioso, o que simplesmente não é verdade. Qualquer congresso de genética respeitado pela comunidade científica, como os realizados pela Sociedade Brasileira de Genética, simplesmente rejeitariam qualquer comunicação que citasse algo parecido com uma "teoria da criação", sempre tendo por base os mesmos critérios utilizados para os demais trabalhos.

Trata-se, na verdade, de uma deslealdade com o leitor médio, que não reconhece que o termo "teoria" não configura necessariamente algo de natureza científica. É possível ter uma teoria do inferno, ou do paraíso, ou da existência da Santíssima Trindade, ou de sua inexistência, o que aliás é alvo de disputas entre teólogos de diferentes denominações. Mas nenhum congresso científico aceitaria discutir tais teorias

Darwin Day 2017: Darwin e Aristóteles: discutindo a relação

Assista a palestra inteira indo para a área de BLOG do site do professor Nélio Bizzo:

http://neliobizzo.pro.br/blog/evolucao/palestra-darwin-e-aristoteles-discutindo-a-relacao-parte-i/

Concurso para Professor da SME: Boa Prova Logo Mais!

ENEM 2015 Questões de Biologia comentadas (para professores)

A prova do ENEM 2015 teve 7,7 milhões de inscritos, sendo que 25,5% deles não compareceram às provas. Houve queixas dos candidatos sobre as questões de Matemática ("nível de FUVEST", foi o comentário geral), Química e Física, que exigiram conhecimento muito além da simples compreensão do texto inicial, inclusive fórmulas.

A prova de Biologia do ENEM 2015 pode ser considerada fácil, mesmo se trouxe uma distribuição de temas diferente da dos exames anteriores, na qual predominavam os temas ambientais e de ecologia. Nesta edição, os temas de citologia e biologia molecular foram mais exigidos do que em anos anteriores, mas não se pode ainda saber se isso significa de fato uma nova tendência.

A seguir um exemplo de questão que aborda um tema de Biologia Molecular, com comentário para professores, o que não é fácil encontrar na internet. Os sites de cursinhos se voltam para os alunos e os comentários são, como regra, muito superficiais.

Exemplo de questão do ENEM 2015, que versa sobre Biologia Molecular.

A prova de Biologia teve 15 questões, e outras questões comentadas podem ser encontradas no meu site para professores: www.neliobizzo.pro.br

Contra o retrocesso na educação

Manifesto da ANPUU-RJ, que subscrevo sem reservas:

Tramitam, em diferentes Câmaras de Vereadores e Assembleias Legislativas pelo Brasil, propostas de lei que instituem, no âmbito dos sistemas municipais e estaduais de ensino, o “Programa Escola Sem Partido”. Tramita também na Câmara das Deputados a proposta de lei 867 de 2015 que inclui, entre as diretrizes e bases da educação nacional, o "Programa Escola sem Partido". Tal “programa” foi criado pela organização homônima e constitui um ataque direto a qualquer projeto de educação emancipadora e crítica, mesmo porque a organização em questão defende que os professores não são educadores.
No site do Escola Sem Partido, é indicado para leitura o livro “Professor não é educador”, de autoridade Armindo Moreira, que serve de embasamento teórico para as suas propostas. Esse livro propõe uma dissociação entre os atos de educar e instruir, defendendo que a escolas e professores não devem educar, apenas instruir. Nos opomos veementemente à dissociação entre os dois atos, uma vez que ela vai totalmente contra o fundamento do projeto educativo que defendemos.
No mesmo site, encontra-se disponível a cartilha intitulada “Flagrando o Doutrinador”, que expõe a tônica da proposta desta organização: apresentar os professores que investem em um processo educativo que dialoga com a realidade do aluno como criminosos que devem ser denunciados. Essa cartilha traz uma lista de características que deveriam ser buscadas na atividade docente para fazer as denúncias contra os professores. A primeira delas diz o seguinte:
“Você pode estar sendo vítima de doutrinação ideológica quando seu professor se desvia frequentemente da matéria objeto da disciplina para assuntos relacionados ao noticiário político ou internacional”.
Outra dissociação que combatemos veementemente: a oposição entre a “matéria objeto da disciplina”e os “assuntos relacionados ao noticiário”. O Escola Sem Partido assume uma concepção de “educação” na qual os alunos constituem uma “audiência cativa” aprisionada em uma sala de aula, isolada da realidade do mundo que a circunda, na qual é objeto da maquinação maquiavélica de doutrinadores meticulosos. Isso é um absurdo! A educação não pode ser dissociada da instrução! A realidade dos alunos, os fatos que estão acontecendo no mundo e são relatadas nos noticiários, são a matéria do diálogo aberto que existe dentro da sala de aula, diálogo este no qual alunos e professores trazem as suas experiências cotidianas e seus saberes para constituírem JUNTOS o conhecimento escolar.
E qual é a solução para o problema criado pela própria visão deturpada do processo educativo do Escola Sem Partido? O “Programa Escola Sem Partido”, que estas propostas absurdas querem incluir na própria lei de diretrizes e bases da educação e instituir nos sistemas de ensino no Brasil inteiro! E qual é a grande proposta prática deste “programa”? Uma lista com os “Deveres do Professor”, com 70 centímetros de altura por 50 centímetros de largura a ser afixada em todas as salas de aula do Brasil. Existem coisas tão mais urgentes a serem exibidas nas paredes de nossas escolas! Por que não fixar o valor dos recursos nacionais que deveriam ser dedicados anualmente para educação em oposição aos efetivamente recebidos? Por que não descrever para os alunos as condições básicas de infraestrutura que deveriam estar presentes em todas as escolas do Brasil? Por que não os informar que uma educação pública, gratuita e de qualidade é direito de todos?
Eis um dos tais “deveres do professor”: o professor não deve estimular “seus alunos a participar de manifestações, atos públicos e passeatas”. Agir em concerto com outros no espaço público é parte essencial da vida em um regime democrático. A aprovação dessa proposta – seja em âmbito municipal, estadual ou federal – constitui uma afronta a um projeto de educação que forme os alunos para a atuação em uma democracia, na qual as manifestações são condição para a vida política.
As organizações, associações e instituições subscritas abaixo, por conta do exposto nesta carta, repudiam veementemente todas as propostas de lei que visam instituir o “Projeto Escola Sem Partido”.

GT Ensino de História e Educação – ANPUH-RJ
Qualquer outra organização, associação ou instituição que deseje assinar esta carta de repúdio deve enviar um e-mail para
gtensinodehistoriaanpuhrj@gmail.com 

Dinamarca: marcha à ré na política e na ciência

O novo Ministro de Educação Superior e Ciência (Uddannelses- og forskningsminister), Esben Lunde Larsen, é um jovem político do Partido Liberal e teólogo, tem um longo histórico de defesa do criacionismo. Mesmo se não pode ser definido como um "criacionista da Terra Jovem", ou seja, não defende a versão fundamentalista da leitura literal do Genesis, não deixa de soar algo como um retrocesso, mesmo num contexto de uma Europa na qual os políticos que combatem as conquistas sociais e que pregam a xenofobia e o racismo ganham cada vez mais espaço.

Em 2014, em um debate político, Esben Lunde Larsen afirmou que deixaria de utilizar o termo politicamente correto para designar afrodescendentes ("sort" em dinamarquês), e voltaria a utilizar o termo, com conotação depreciativa, "negro" ("neger" em dinamarquês).

Ao contrário do que muitos pensam, nenhum país escandinavo é constitucionalmente laico, havendo concordatas com a Igreja Luterana. A declaração recente do ministro, indicado com o Gabinete em 28 de junho, deixa clara sua posição: "Creio que Deus está por trás de tudo, mas como Ele realizou Sua obra é algo que eu não posso saber. Eu não estudo as ciências da natureza, portanto não posso explicar se moléculas se juntaram para formar macacos, que teriam subsequentemente se transformado em humanos.". Pela declaração, vê-se que ele é algo como um "agnóstico às avessas", o que preocupa particularmente por ser responsável por um ministério que reúne Ciência e Educação. Possui publicações que exortam o nacionalismo dinamarquês. Realmente há algo de podre no reino da Dinamarca...