Evolução, ciência e sociedade

Evolução, ciência e sociedade

(Parte 7 de 7)

Os princípios evolutivos são de aplicação imediata na conservação de espécies e ecossistemas raros e ameaçados; de fato, muitos dos principais biólogos conservacionistas vêm desenvolvendo pesquisas em Biologia Evolutiva Básica. A Biologia Evolutiva também pode esclarecer questões de gerenciamento ambiental com conseqüências diretas sobre a saúde e o bem-estar huma- nos. Destacamos aqui apenas algumas das necessidades de estudos evolutivos nos campos do gerenciamento e da conservação ambientais.

• BiorremediaçãoBiorremediaçãoBiorremediaçãoBiorremediaçãoBiorremediação . O termo biorremediação refere-se basicamente à utilização de organismos (especialmente bactérias e plantas) para a despoluição de derramamentos e toxinas, o tratamento de esgotos e a recuperação de solos degradados. A Biologia Evolutiva pode contribuir com o uso da biorremediação identificando espécies ou linhagens genéticas com propriedades desejáveis, sabendo quais são os agentes da seleção natural que dão origem a essas propriedades e identificando as condições que favorecem a persistência dos organismos úteis. Conhecem-se bactérias capazes de degradar bifenilas policloradas (BPCs) e outros contaminantes persistentes, mas não se sabe se esta capacidade é característica de certas espécies ou se ela se desenvolve in situ, pela seleção de mutações novas. A comunidade de bactérias envolvida no tratamento de esgotos passa por uma mudança de composição durante o processo, mas os papéis da alternância de espécies versus mudança genética no metabolismo das espécies persistentes são desconhecidos. A Genética Evolutiva e a Sistemática, junto com a ecologia e fisiologia microbianas, devem continuar a dar importantes contribuições a esta e outras questões referentes à biorremediação.

•Introduções não planejadasIntroduções não planejadasIntroduções não planejadasIntroduções não planejadasIntroduções não planejadas. Muitas das nossas pragas mais sérias, incluindo ervas daninhas, insetos, os dinoflagelados das marés vermelhas e o molusco Dreissena polymorpha (zebra mussel), causam os danos de maior monta em regiões nas quais não são nativos. O Departamento de Agricultura dos EUA instituiu procedimentos de quarentena, com o intuito de prevenir tais introduções. O advento da engenharia genética despertou preocupações quanto à evasão de microorganismos, plantas, peixes ou outros organismos vigorosos e geneticamente novos e quanto à possibilidade de genes para novas capacidades se propagarem por hibridização entre organismos transgênicos e selvagens, transformando espécies benignas em novas pragas. Os biólogos que se dedicam ao estudo da Evolução vêm determinando ativa- mente esses riscos (60). Estudos sobre o fluxo gênico inter e intra-específico, bem como avaliações dos efeitos dos genes sobre o valor adaptativo devem complementar os estudos ecológicos dos organismos relevantes, se quisermos prever os possíveis efeitos não propositais da liberação de transgênicos. A Sistemática continuará sendo importante em seu tradicional papel de identificar os organismos introduzidos.

•Previsão dos efeitos das mudançasPrevisão dos efeitos das mudançasPrevisão dos efeitos das mudançasPrevisão dos efeitos das mudançasPrevisão dos efeitos das mudanças ambientaisambientaisambientaisambientaisambientais. Dentre os numerosos efeitos das atividades humanas sobre o meio ambiente, o possível efeito mais universal é o aquecimento global. Muitas outras alterações ambientais, como a desertificação, a salinização da água doce e a chuva ácida, têm efeitos mais localizados, embora profundos, tanto sobre as espécies selvagens, como sobre os recursos biológicos. Prever e, se possível, prevenir os efeitos de tais mudanças é uma meta importante para os estudos ecológicos, mas a Biologia Evolutiva também está diante de grandes desafios. Precisamos, particularmente, alcançar um entendimento muito maior das condições nas quais as populações se adaptam a mudanças ambientais versus migração ou entrada em extinção e que tipos de espécies seguirão esses rumos. Também precisamos compreender as condições que favorecem “irrupções”, nas quais espécies novas se adaptam a novos ambientes e neles se dispersam rapidamente. A agricultura e a urbanização produziram muitos ambientes novos e tais espécies irrompidas podem não ser benignas. Os biólogos que se dedicam ao estudo da Evolução documentaram muitos exemplos de espécies que se adaptaram rapidamente e muitas que não o fizeram, havendo, porém, necessidade de uma teoria mais completa sobre vulnerabilidade versus potencial para adaptação rápida (28). Estudos paleobiológicos podem complementar os estudos genéticos e ecológicos, fornecendo as histórias detalhadas das mudanças na composição de comunidades e na distribuição de espécies por ocasião das mudanças ambientais do passado. A Paleobiologia também pode ajudar-nos a elaborar generalizações a respeito dos tipos de espécies e comunidades mais vulneráveis.

•Preservação da biodiversidadePreservação da biodiversidadePreservação da biodiversidadePreservação da biodiversidadePreservação da biodiversidade. A alteração de habitats, a coleta intencional e nãointencional de populações naturais e outras atividades humanas constituem uma grave ameaça à permanência de muitas espécies. Inevitavelmente, terão de ser feitas escolhas difíceis na alocação de recursos e nem todas as espécies e ecossistemas ameaçados serão salvaguardados.

A Biologia Evolutiva e a Ecologia trabalham de mãos dadas na abordagem dessas questões (34). São necessários esforços intensos para se descrever a diversidade, a distribuição e as exigências ecológicas dos organismos, especialmente daqueles de regiões em que os habitats naturais estão sendo perdidos mais rapidamente. A Sistemática Evolutiva, a Biogeografia e a Genética Ecológica fornecem as informações necessárias para a elaboração de diretrizes para a preservação de uma maior diversidade genética.

Crises anteriores da biodiversidade podem ser observadas no registro fóssil e os paleontólogos estudiosos da Evolução podem usar esses registros como experiências naturais sobre as conseqüências da perda de biodiversidade, as características das espécies de maior risco e a natureza e escala de tempo da recuperação biótica. Por exemplo, muitos eventos de extinção no passado geológico foram seguidos imediatamente por irrupções de espécies de ervas daninhas com grande capacidade competitiva. Precisamos aprender muito mais a respeito desse processo, já que não há nenhuma garantia de que as espécies “pós-desastre” que possam surgir em regiões atuais que sofreram extensas perdas de biodiversidade serão benignas (5). Analogamente, as crises de biodiversidade do passado estão associadas a marcados declínios da produtividade primária. Este fato é relevante para o bem-estar futuro da humanidade, considerando que o seu consumo atual é estimado em 25% da produtividade primária global.

Os biólogos que se dedicam ao estudo da Evolução também estão estudando problemas tão relevantes quanto o tamanho populacional mínimo necessário para que uma espécie conserve uma variação genética suficiente para evitar a depressão de endogamia e para se adaptar a doenças, mudanças climáticas e outras perturbações; os fatores que causam a extinção; o papel das populações múltiplas na dinâmica genética e ecológica de longo prazo das espécies; o papel das interações entre espécies na manutenção de populações viáveis; e os efeitos da co-evolução entre espécies que interagem sobre os processos dinâmicos nos ecossistemas. A biologia da preservação será reforçada por novas pesquisas referentes a esses problemas tão mal compreendidos.

Alguns dos esforços de preservação baseiam-se nos bancos de germoplasma (para plantas) e na reprodução em cativeiro (para animais). A teoria da Genética de Populações tem um papel crucial nesses esforços. Por exemplo, em populações pequenas em cativeiro, pode-se evitar a depressão de endogamia aplicando-se os princípios da Genética de Populações (59).

DesenDesenDesenDesenDesenvolvimento tecnológico.volvimento tecnológico.volvimento tecnológico.volvimento tecnológico.volvimento tecnológico.

Em todas as ciências, a necessidade de resolver problemas estimula o desenvolvimento de novas técnicas e tecnologias. Como já assinalado anteriormente, a maioria das tecnologias de aplicação ampla desenvolvidas, pelo menos em parte, em função da necessidade de resolver problemas evolutivos foi nas áreas da estatística, da computação e do gerenciamento de dados. Estamos prevendo que, à medida que a Biologia Evolutiva for lidando com problemas ainda mais complexos e conjuntos de dados mais ricos, as colaborações entre os biólogos estudiosos da Evolução levarão a outras inovações técnicas nessas áreas. Algumas áreas com probabilidades de progresso serão a análise da dinâmica de sistemas complexos, não lineares; rotinas de busca otimizadas — p. ex., para a estrutura de árvores filogenéticas; computação evolutiva — i.é, o desenvolvimento de algoritmos “que evoluem”, para a solução eficiente de problemas; e aplicações na inteligência artificial e na vida artificial baseadas em computadores.

A compreensão da Ciência pelo público.A compreensão da Ciência pelo público.A compreensão da Ciência pelo público.A compreensão da Ciência pelo público.A compreensão da Ciência pelo público.

Importantes desafios para a Biologia

Evolutiva residem não somente no domínio da pesquisa, mas também no domínio da compreensão e da apreciação da ciência pelo público, o que é necessário tanto para o apoio à

senvolvimento técnico e econômico

pesquisa, como para a consciência e a compreensão exigidas de uma cidadania educada, numa era cada vez mais científica e tecnológica. Muitas pesquisas feitas com estudantes e com o público em geral mostraram que os Estados Unidos ocupam uma posição relativamente baixa entre as nações industrializadas quanto ao seu domínio de Ciência e Matemática. Este é um motivo de séria preocupação para todas as disciplinas científicas e, na realidade, para todos os órgãos e organizações responsáveis pelo futuro dos recursos humanos do país, com referência ao de-

Os biólogos que se dedicam ao estudo da Evolução têm aguda consciência da necessidade de uma ampliação do ensino e da compreensão da Ciência. O assunto da Biologia Evolutiva inclui tópicos que influem diretamente na saúde e no bem-estar das pessoas, como as doenças hereditárias, a terapia gênica , as doenças infecciosas e a evolução da resistência a antibióticos nos patógenos, a produção de alimentos, o gerenciamento de pragas agrícolas, a engenharia genética, a biorremediação, a preservação e os efeitos do aquecimento global. Questões relativas à Evolução, como as diferenças genéticas entre populações humanas, a história fóssil da vida e, no fundo, a realidade da própria Evolução, são temas freqüentes de discursos públicos. Entretanto, grande parte do público não compreende a Genética Básica e a Biologia Evolutiva. Por incrível que possa parecer na era das naves espaciais e dos supercomputadores, as pesquisas revelam que mais da metade do público dos EUA nem mesmo acredita na veracidade científica da Evolução, o princípio unificador de toda a Biologia.

Embora alguns biólogos profissionais tenham dedicado grandes esforços à educação do público, os maiores esforços para atingir o público dos Estados Unidos têm sido feitos por organizações como o Centro Nacional para Educação Científica (National Center for Science Education) e o principal papel educativo tem sido desempenhado pelos professores das escolas secundárias. Os biólogos profissionais devem dedicar esforços maiores à educação do público, fazendo uso de oportunidades como comunicados à imprensa, compromissos com a mídia e exposições em museus. Eles devem aproveitar todas as oportunidades para destacar as dimensões evolutivas de fenômenos biológicos que chamam a atenção do público; por exemplo, pra- gas e organismos causadores de doenças não “sofrem mutação” ou “desenvolvem” resistência a drogas meramente — eles evoluem para a resistência. Maiores esforços no ensino da Evolução e de assuntos correlatos também são necessários, tanto no nível universitário, como no secundário.

B. Ciência BásicaB. Ciência BásicaB. Ciência BásicaB. Ciência BásicaB. Ciência Básica

A pesquisa sobre Evolução está progredindo em muitas frentes, mas o que ainda não se conhece ultrapassa de muito aquilo que se conhece. Em algumas áreas, temos simplesmente menos informações do que deveríamos ter (por exemplo, os conhecimentos sobre a história da diversidade no registro fóssil são muito incompletos). Em outros casos, fizeramse tentativas de responder perguntas usandose apenas um ou alguns sistemas de estudo e não sabemos até que ponto essas respostas podem ser generalizadas. (Por exemplo, os números de genes que contribuem para o isolamento reprodutivo entre espécies foram descritos para algumas espécies de Drosophila, mas apenas para poucos outros tipos de organismos). Em muitos casos, obtiveramse provas a favor ou contra uma ou várias das hipóteses concorrentes, mas a gama completa de hipóteses ainda não foi testada adequadamente. (Das várias hipóteses que poderiam explicar as vantagens da reprodução sexuada, somente algumas foram testadas). Algumas questões que vêm de longa data resistiram à análise até pouco tempo atrás, mas novas técnicas parecem muito promissoras. (A questão de como evoluem as vias do desenvolvimento é um exemplo bem evidente). Especialmente na Biologia Molecular, foram descobertos fenômenos inteiramente novos que demandam explicações e entendimento evolutivo.

Estamos prevendo para os próximos dez ou vinte anos um progresso virtualmente sem precedentes da Biologia Evolutiva Básica, desde que haja apoio adequado para a pesquisa e a formação de jovens pesquisadores. Nesta seção, relacionamos algumas das áreas nas quais o progresso é particularmente desejável e factível, dadas as técnicas atuais e os avanços técnicos que podem ser previstos para o futuro próximo. Embora, sem dúvida, muitos biólogos estudiosos da Evolução fariam acréscimos a esta lista, as questões e desafios de alta prioridade que se seguem representam um consenso entre biólogos dedi- cados ao estudo da Evolução de diversas especialidades e abordagens. Agrupamos estas questões de pesquisa em várias categorias, que são de igual importância e prioridade.

TTTTTeoria e técnica.eoria e técnica.eoria e técnica.eoria e técnica.eoria e técnica.

Grande parte da pesquisa em Evolução foi conduzida pela teoria (freqüentemente matemática), que levanta hipóteses, fornece previsões ou expectativas exatas, restringe a interpretação dos dados e muitas vezes especifica o tipo de dados necessários para testar uma hipótese. A formação de teóricos da Evolução continua sendo de grande importância. Entre as numerosas áreas que requerem mais trabalho teórico estão:

•o desenvolvimento continuado da teoria coalescente, usada para inferir processos evolutivos a partir de “árvores gênicas”;

•o desenvolvimento da teoria da relação entre as filogenias dos genes e as filogenias das espécies e populações;

•trabalhos teóricos adicionais sobre árvores filogenéticas, por exemplo, métodos para comparar e avaliar as árvores, para inferir a história da evolução dos caracteres a partir da sua distribuição filogenética e para inferir processos evolutivos a partir da estrutura das árvores;

•o desenvolvimento da teoria da Genética de Populações para sua aplicação a tópicos insuficientemente explorados, como a natureza e as conseqüências evolutivas das interações gênicas, das interações genesambiente e a evolução de traços poligênicos com arquiteturas genéticas diferentes;

•desenvolvimento de modelos de otimização para a análise da evolução do comportamento, dos ciclos de vida e de outros traços fenotípicos;

•modelos de mudanças evolutivas das vias de desenvolvimento; e

•modelos preditivos da co-evolução de espécies que interagem.

Toda pesquisa depende de avanços nas técnicas. Os métodos moleculares e outros métodos experimentais tiveram grande influ-

(Parte 7 de 7)

Comentários