Mais antiga tartaruga não tinha casco

Fóssil de 220 milhões de anos encontrado na China sugere origem marinha para esses quelônios.
Foram encontrados no sudoeste da China fósseis da tartaruga mais antiga de que se tem notícia, com 220 milhões de anos. O esqueleto achado na província de Guiyang chama a atenção por não possuir o resistente casco que protege e envolve quase todo o corpo das tartarugas modernas. Os paleontólogos que analisaram o fóssil acreditam que ele esclarecerá muitas dúvidas sobre a evolução dos quelônios e sobre o surgimento de seu casco.
Apesar de não ter o casco, a tartaruga do Triássico superior chinês já apresentava as proteções ventrais, conhecidas como plastrão – um escudo ósseo exclusivo das tartarugas – completamente formado. Por isso, a espécie foi denominada Odontochelys semistestacea – literalmente, “tartaruga dentada com meia carapaça”.O quelônio foi descrito na Nature desta semana por cientistas chineses, americanos e canadenses.
As pistas sobre a evolução das tartarugas aparecem já nas rochas em que o fóssil foi encontrado – um depósito marinho. Isso indica que elas eram inicialmente aquáticas e não terrestres, como imaginavam os pesquisadores. A tartaruga chinesa provavelmente vivia à margem de oceanos ou em deltas de rios, conta o paleontólogo canadense Robert Reisz, que comentou a descoberta na mesma edição da Nature.
“Fósseis descobertos anteriormente indicavam que as primeiras tartarugas eram terrestres, mas a Odontochelys mostra que elas surgiram na água”, explica Robert Reisz. Antes dela, o fóssil mais antigo conhecido de tartaruga era da Proganochelys, encontrada na Alemanha, com 210 milhões e já com o casco formado. “Esta é uma descoberta surpreendente que desafia a olhar de volta para a origem desses animais”, completa Reisz.
Apesar da ausência do casco, o escudo ósseo inteiramente formado no ventre da tartaruga indica que a carapaça é formada a partir do desenvolvimento e alargamento das costelas e da coluna vertebral do réptil. O fóssil apresentava placas ossificadas formadas pela espinha dorsal no lugar do casco. A presença do plastrão na Odontochelys semistestacea sugere que ela precisava de uma proteção ventral, e não dorsal, como a conferida pelo casco das tartarugas modernas. Uma hipótese formulada pelos pesquisadores sugere que esse escudo ósseo servia para proteger as tartarugas dos predadores que nadavam por baixo delas.
A paleontóloga Chun Li, da Academia Chinesa de Ciências em Pequim, uma das autoras do artigo, acredita que a hipótese da formação do casco valha tanto para as tartarugas marinhas quanto para as terrestres. “Acredito que a vida e os hábitos desses animais eram muito semelhantes aos que conhecemos hoje”, diz ela. “Mas o novo fóssil prova que ainda temos muito para conhecer sobre as tartarugas”.

Fonte: http://cienciahoje.uol.com.br/133488

Biologia teórica?

A melhor teoria biológica que temos, a teoria da evolução, não é capaz de prever resultados. Se conseguíssemos reprisar a história da vida na Terra repetidas vezes, teríamos, provavelmente, resultados diferentes. Não é bem assim com outras disciplinas fundamentais da ciência.
No começo do século passado, Albert Einstein revolucionou a física. Os insights alcançados por Einstein aconteceram porque ele foi capaz de criar um quadro conceitual que uniu diversas áreas da física. Esse quadro conceitual surgiu da fusão de dados experimentais, teoria e filosofia. A intuição de Einstein, somada à sua habilidade matemática e perspectiva filosófica causais (será que tudo isso veio de um escritório de patentes?), gerou o ambiente correto para a concepção das teorias da mecânica quântica e relatividade. Essas, por sua vez, permitiram testar diversos processos tanto em micro quanto macro escalas do Universo. Esse largo espectro de atuação foi fundamental.
Não temos alguém assim na biologia. Não temos ninguém com uma teoria biológica capaz de prever resultados baseados na experiência ou em princípios simples. Mesmo considerando esse como sendo o século da biologia, com uma explosão de dados oriundos de projetos genomas, não existem teorias que possam prever argumentos testáveis.
Existem, é verdade, alguma tentativa — por exemplo, ao examinarmos a dinâmica molecular de complexos de transcrição ou a dinâmica de proteínas de membrana. Isso é possível dentro de um sistema físico isolado, em escala pequena, com parâmetros como difusão e entropia controladas. Mas, conforme aumenta a escala, aumenta a complexidade do sistema e o modelo se torna irritantemente imprevisível. E, por isso mesmo, modelos de previsão biológica são raramente financiados. Nesse aspecto, a biologia tem agido apenas de forma descritiva, infelizmente.
Isso acontece porque não conseguimos antecipar propriedades emergentes a partir do comportamento que rege os componentes atuais de um sistema biológico. Antecipar essas propriedades emergentes é essencial se algum dia quisermos saber como mutações genéticas específicas podem predispor uma pessoa ao câncer, ou se a cafeína faz bem ou mal a um determinado indivíduo.
Se a forma reducionista dos modelos matemáticos não funciona para a biologia, o que funcionaria então? Ninguém tem a resposta e, até que tenhamos um “Einstein” na biologia, vamos continuar sem saber. Mas um dos conceitos potencialmente importantes pode ser o de rede conectiva. Existem semelhanças claras entre redes computacionais e biológicas. Por exemplo, proteínas responsáveis pelo reparo do DNA celular enfrentam um estrangulamento de eficiência na chamada cascata metabólica (a seqüência de passos moleculares, formados por distintas proteínas que vão ativando umas às outras) quando o numero de lesões no genoma ultrapassa um certo limiar. Isso porque o numero de proteínas responsáveis pela detecção das lesões é limitado – não adianta termos um excesso de proteínas acima da cascata se não tivermos proteínas detectoras de lesões em quantidades suficientes.
Na computação, esse limite é gerado pelo número de conexões estabelecidas que, assim como a quantidade de proteínas detectoras de lesão, são essenciais para o bom funcionamento da rede. Curiosamente, pode-se entender melhor como as redes funcionam (e até prever o comportamento das próprias) estudando exemplo de outras redes, como as redes sociais. Redes sociais são extremamente cautelosas com o próprio funcionamento. Veja o exemplo da internet ou de sites de relacionamento que constantemente se auto-monitoram, mantendo um fluxo eficiente e equilibrado de informações. O mais interessante desse conceito de rede é que ele pode acontecer em diferentes níveis, do micro (ou molecular) ao macro (populacional).
O conceito de rede ainda é novidade na biologia, mas já faz parte dos fundamentos do que chamamos de “biologia de sistemas”, que promete unificar diversos aspectos biológicos de forma única, permitindo uma compreensão inédita nos modelos biológicos. Talvez apareça daí a capacidade de antecipação teórica na biologia, fugindo do tradicional método cientifico de hipóteses testáveis. Nada contra o bom e velho método, mas acho que a geração de conhecimento iria avançar de forma muito mais acelerada.
Fonte: G1. Alysson Muotri (http://colunas.g1.com.br/espiral/)

O homem evoluiu como um animal carnívoro ou vegetariano?

Conforme a teoria evolutiva corrente, por volta de 6 e 7 milhões de anos atrás viveu nas florestas africanas um antepassado do homem do tamanho de um chimpanzé, denominado Orrorin tugenensis. Esse proto-homem passava a maior parte do tempo nas árvores, em busca de seu alimento (frutas e folhas), mas às vezes descia ao solo. A presença de grandes molares e de pequenos caninos sugere que esses hominídeos tinham uma dieta baseada em vegetais, mas podemos inferir que, eventualmente, insetos e pequenos vertebrados também fizessem parte de sua dieta, à semelhança do que ocorre entre os chimpanzés.
Por volta de 4 milhões de anos atrás, o aquecimento global (que já existia nessa época) reduziu grande parte das florestas africanas a savanas, e isso levou os antepassados do homem a buscar novas adaptações. O espaçamento entre as árvores e a necessidade de percorrer grandes distâncias para encontrar seu alimento levou a um maior desenvolvimento do bipedalismo (capacidade de andar em duas pernas) e o surgimento de novas linhagens evolutivas primeiro com o gênero Ardipithecos e depois o gênero Australopithecus, com representantes com pouco mais de 1 metro de altura, cérebro pequeno e rosto largo, cujos representantes mais conhecidos foram o A. afarensis e o A. africanus.
Devido às condições de seu ambiente e às suas limitações físicas, esses hominídeos encontravam grande dificuldade em encontrar boas condições para sua subsistência. As frutas já não eram tão abundantes como na floresta, e o capim, que agora abundava nas savanas, não era digerível. Também para obter outros tipos de alimentos eles tinham grande dificuldade, visto que esses hominídeos não eram bem adaptados à caça. Eles não eram rápidos o suficiente para alcançar uma gazela na corrida, nem tinham garras, presas ou força suficiente para abatê-las. Por isso, a maior parte do tempo, esses hominídeos passava forrageando, se deslocando em busca de folhas, raízes e frutos que conseguisse digerir. Eventualmente, quando encontrava um animal doente ou já morto ele consumia a carne com voracidade, pois carne significava uma grande quantidade de calorias e nutrientes concentrados, em um mundo onde não se sabia quando seria a próxima refeição.
A Onivoria, quando não se tem controle sobre o meio ambiente, é uma vantagem evolutiva, porque permite que se coma qualquer coisa e não se morra de fome. Por volta de 2 milhões de anos atrás, a competição por recursos nas savanas africanas havia aumentado bastante. As florestas eram ainda menos abundantes e nas savanas proliferava uma fauna de grandes herbívoros pastadores; os grandes predadores eram mais eficientes no abate de presas e mesmo as carcaças por eles abandonadas precisavam ser disputadas com hienas e abutres.
O homem precisou então criar novas estratégias evolutivas: Ele precisaria se tornar tão bom pastador quanto os outros pastadores ou tão bom predador quanto os outros predadores. Ou seja, precisava se tornar competitivo.
O caminho adotado foi o da 'irradiação', da 'diversificação adaptativa'. Nesse período surgiram várias espécies de hominídeos, das quais conhecemos pelo menos 5 espécies. Um grupo de hominídeos, o gênero Paranthropus, optou por se especializar na alimentação à base de vegetais fibrosos e pouco nutritivos, por isso desenvolveu um corpo robusto, com mandíbulas pesadas, molares bem achatados e um trato digestivo que permitia o consumo de grande quantidade de alimentos. Essas adaptações permitiam que esse hominídeo processasse alimentos como o capim e as cascas de árvores. É provável que esses hominídeos fossem estritamente vegetarianos, o que não demandava a fabricação de instrumentos ou a elaboração de estratégias de caça. O Paranthropus tinha o corpo robusto, mas o cérebro era pequeno, e o ambiente era extremamente favorável ao seu estilo de vida.
Por essa mesma época surgiam nas savanas outros grupos de homens, hoje reconhecidos como a transição entre os Australopithecus e o que já reconhecemos como os primeiros homens pertencentes ao gênero Homo. Eles eram a princípio necrófagos que seguiam os grandes predadores em busca das carcaças abandonadas, mas com o tempo desenvolveram técnicas para abater suas próprias presas. Esse gênero, que não podia digerir capim e cascas de árvore, especializou-se na caça de animais, consumindo também, sempre que disponível, vegetais mais nutritivos. Suas principais adaptações foram o desenvolvimento de ferramentas de pedra cada vez mais elaboradas, de um sistema de comunicação mais articulado e, um milhão de anos após, no domínio do fogo. Esses hominídeos, para desenvolverem sua capacidade de cognição (crescimento do cérebro) precisaram tirar a energia de outros órgãos. Considerando que a maior parte da energia corpórea era gasta para manter o trato digestivo e que o tipo de alimentação adotado se consistia em sua maior parte de alimentos calóricos com nutrientes concentrados, o intestino desse homem diminuiu, à medida que seu cérebro aumentava.
Nesse período em que os dois gêneros (os Paranthropus vegetarianos e a os Homo onívoros) coexistiram, o vegetarianismo, ou herbívoria, apresentou-se como uma vantagem. Pode-se imaginar que o Paranthropus levasse uma vida tranqüila, vivendo em vales verdes abundantes em seus alimentos, sem se arriscar em caçadas ou competir com outros predadores; As espécies do gênero Homo, por outro lado, encontravam-se sempre no limiar da sobrevivência, quase minguando de fome, arriscando-se em caçadas e precisando deslocar-se por grandes extensões de terra para encontrar seu alimento.
Novas mudanças climáticas posteriores diminuíram as extensões dos pastos, e as áreas verdejantes, em sua grande parte, deixaram de existir. Os Paranthropus definharam. O gênero Homo, mais acostumado aos deslocamentos sucessivos e à falta de segurança alimentar sobreviveu. Somos descendentes desses homens. Ao contrário do que se acredita, a paleoantropologia não defende uma sucessão linear, onde o Homo habilis tenha dado origem ao Homo rudolfensis e ao Homo ergaster, e que desse tenha surgido o Homo erectus, o Homo heidelbergensis que deu origem ao Homo neardentalis e ao Homo sapiens, espécie à qual pertencemos. A evolução de todas essas espécies aconteceu a partir de ancestrais comuns, muitos deles ainda não encontrados.
Importante é que entendamos que as condições em que a evolução humana se deu permitiram que o homem desenvolvesse sua inteligência para compensar seus desvantajosos atributos físicos. Pedras lascadas para compensar a falta de garras e presas, lanças para compensar a pouca velocidade, estratégias de emboscada para compensar a falta de resistência. A carne nos acompanhou grande parte desse tempo, seja da carcaça abatida por outros animais, seja por nossos próprios ancestrais, mas não porque seus nutrientes fossem essenciais. A carne era muitas vezes a única opção. O fato de que descendemos de Australopithecus e Homos carnívoros não nos torna carnívoros, nem aponta para o que deva ser nossa alimentação natural, alimentação para a qual fomos desenhados. Se em determinado momento de nossa evolução era determinante que a carne fizesse parte da alimentação, o atual momento aponta exatamente para o contrário.
Novas etapas de desenvolvimento levaram ao domínio da agricultura e então o homem começou a selecionar plantas com melhor composição de nutrientes e de melhor digestibilidade. Se a onivoria é uma vantagem evolutiva quando não se tem controle sobre o meio ambiente, a opção por uma alimentação em níveis mais baixos na cadeia alimentar passa a ser vantagem quando esse controle é conquistado. O homem agricultor tinha a segurança de saber que, se cuidasse de sua plantação, teria alimento para o ano inteiro. O cultivo de vegetais também permitia o sustento da família sem a necessidade de grandes deslocamentos. Permitia a fixação a terra e o sustento de um núcleo populacional maior em menor área. Mas mesmo isso não tornou o homem um animal vegetariano. A agricultora eventualmente empreendia caçada nas florestas próximas, sendo a carne consumida sempre que encontrada.
A criação de animais (desenvolvida mais ou menos na mesma época em que se iniciou a agricultura) concentrou-se nas terras menos propícias ao cultivo. As populações humanas que se especializaram na criação de animais eram geralmente nômades e precisavam estar em constantes deslocamentos, em busca de novos pastos. Por isso não podiam subsistir com grande número de indivíduos. As populações que optaram pela agricultura fixaram-se a terra, podia concentrar maior número de indivíduos e baseavam sua alimentação nos vegetais, não sendo, porém vegetarianos.
Podemos dizer que a maior parte de sua história, as populações humanas subsistiram com dietas à base de vegetais, com o eventual acréscimo de algum componente de origem animal. Essa ainda é a alimentação predominante dos seres humanos nos dias de hoje, quando consideramos que a maior parte dos seres humanos não tem acesso a produtos de origem animal. Esse "quase-vegetarianismo-involuntário", no entanto, não prova que o homem seja um animal vegetariano por natureza, e nem que, por outro lado, a desnutrição dessas populações possa ser atribuída a uma inferioridade da alimentação à base de vegetais.
Se a carnivoria foi determinante para a sobrevivência do homem em determinadas etapas de sua evolução, hoje ela se apresenta como uma desvantagem evolutiva (a carne está associada à maior incidência de doenças e a ocupação menos sustentável da terra). Também os vegetarianos não devem buscar na evolução do homem elementos para defender seu ponto de vista, o vegetarianismo é perfeitamente defensável sem a necessidade de uso dessa retórica.
Por Sérgio Greif, Biólogo.

INTERRUPTOR MICROSCÓPICO

Constituído por apenas 81 bases nitrogenadas este diminuto fragmento de DNA poderia ser um dos fatores-chave que diferenciaram as mãos e os pés humanos dos membros de todos os outros primatas e vertebrados terrestres. Então agradeça a este microscópico fragmento a possibilidade de utilizarmos o mouse e outras técnicas com o dedo opositor.

A idéia parece exagerada, mas está sendo defendida num intrigante trabalho publicado na revista especializada americana "Science". Trata-se de mais um passo num desafio que está só começando: determinar quais pedaços do genoma são responsáveis por "nos tornar humanos". E o curioso é que, pelo que essas pistas preliminares indicam, o importante não são alterações nos genes, mas na maneira como eles são ligados e desligados ao longo do desenvolvimento.

O trabalho coordenado por James Noonan, da Universidade Yale, foi justamente uma caça bem-sucedida às chamadas regiões não-codificadoras do DNA que não contêm a receita para a produção de uma proteína, como acontece com os genes. No entanto, é comum que essas regiões sejam "interruptores" genéticos - áreas onde as moléculas responsáveis pela ativação ou desativação de um gene próximo se ligam e iniciam sua função. Uma comparação possível seria com um botão de liga e desliga, embora a situação real seja mais complexa.

Uma estratégia para achar esses "botões" no genoma é comparar o DNA de várias espécies diferentes em busca de regiões não-codificadoras "conservadas", ou seja, nas quais a evolução não mexeu muito ao longo de dezenas ou centenas de milhões de anos. Como a natureza em geral não fica trocando coisas úteis, a "conservação" de um pedaço de DNA normalmente indica que ele é importante para o organismo.

Foi assim que Noonan e companhia chegaram à HACNS1, como foi batizada a região não-codificadora descrita no atual estudo. De fato, ela era conservadíssima em todos os vertebrados terrestres cujo genoma foi decifrado, menos nos seres humanos. Entre nós, a região sofreu 16 mudanças em suas bases nitrogenadas, isto é, cerca de quatro vezes mais a taxa média de mutações no DNA. Isso acendeu o sinal amarelo para os pesquisadores: provavelmente a HACNS1 teria uma função exclusiva da nossa espécie, raciocinaram eles. E decidiram tirar a prova inserindo a forma humana do trecho, bem como a forma correspondente em chimpanzés e macacos resos, em embriões de camundongo, colada a um gene marcador que indicaria aos cientistas em que parte do organismo ela regularia a ativação gênica. O resultado foi no mínimo intrigante: a principal área aparentemente regulada pela HACNS1 envolve tanto o polegar (ou o equivalente do polegar nos embriões de camundongo) quanto o dedão do pé.

Sabemos que há diferenças significativas entre as nossas mãos e pés e as dos outros primatas. Fora o mero fato de andarmos com duas pernas, um exemplo envolve o polegar: os chimpanzés não conseguem dobrá-lo totalmente em oposição à sua palma da mão, e têm menos músculos nesse dedo do que nós, o que diminui sua destreza na manipulação de objetos. Os cientistas sugerem que a HACNS1 teria ajudado a regular essas transformações "humanizadoras" nas mãos e nos pés humanos, de uma forma que eles ainda precisam elucidar em detalhe.