Laboratório da evolução
Laboratório da evolução
A evolução não é só algo que aconteceu há muito tempo. Está acontecendo agora: em hospitais, em florestas e em cada criança que nasce. Faça você mesmo seis experimentos, depois veja o que aconteceu quando cientistas fizeram os de verdade.
1 · Bactérias contra antibióticos
Bactérias contra antibióticos
Bactérias se espalham para dentro a partir das duas bordas de uma placa. Cada faixa em direção ao centro tem dez vezes mais antibiótico que a anterior. Uma bactéria não consegue crescer numa faixa à qual não resiste. Mas a cada divisão há uma pequena chance de mutação, e algumas mutações deixam os descendentes um pouco mais resistentes.
- Gerações
- 0
- Faixa mais alta alcançada
- sem remédio
- Níveis de resistência
Aperte o play. Cada cor é um nível de resistência. Veja onde a frente empaca e onde um único mutante abre caminho.
O experimento real
Em 2016, uma equipe de Harvard montou uma placa gigante de 120 por 60 centímetros, com faixas do antibiótico trimetoprima que aumentavam dez vezes rumo ao centro, até 1.000 vezes a dose que normalmente detém a E. coli. As bactérias soltas nas bordas evoluíram até a faixa central em menos de duas semanas, e uma câmera filmou cada etapa. Uma surpresa: os mutantes mais resistentes nem sempre venceram. Às vezes ficavam presos atrás de vizinhos que cresciam mais devagar e resistiam menos.
Por que isso importa: o uso excessivo de antibióticos faz este experimento em escala mundial. Cada uso favorece as bactérias capazes de sobreviver a ele.
O experimento de evolução mais longo
Em 24 de fevereiro de 1988, Richard Lenski iniciou 12 frascos idênticos de E. coli. Todo dia, um pouco de cada cultura passa para alimento novo, o que dá cerca de 6,6 gerações por dia. Em agosto de 2024, as populações passaram de 80 mil gerações, mais de seis vezes o número de gerações que nossa espécie já viveu. Por volta da geração 31 mil, uma população desenvolveu algo novo: a capacidade de se alimentar de citrato, que a E. coli normalmente não consegue usar na presença de oxigênio.
Por que tão rápido? Em boas condições, a E. coli pode se dividir a cada 20 minutos, mais ou menos.
Estudos:Baym et al. 2016, Science ↗Blount et al. 2008, PNAS ↗Good et al. 2017, Nature ↗Experimento de evolução de longo prazo de E. coli ↗Resistência antibiótica ↗
2 · Seja o pássaro
Seja o pássaro
As mariposas-salpicadas pousam de dia na casca das árvores. A maioria é clara e pintalgada; algumas têm uma mutação que as deixa pretas. Você é um pássaro faminto: clique nas mariposas que conseguir ver. As sobreviventes botam ovos, e os filhotes se parecem com os pais.
O experimento real
Isso aconteceu de verdade. As primeiras mariposas-salpicadas pretas foram registradas em Manchester em 1848. Quando a fuligem do carvão escureceu as árvores, elas se espalharam rápido, e por volta de 1895 cerca de 98% das mariposas ao redor de Manchester eram pretas. Depois das leis do ar limpo dos anos 1950, a casca voltou a clarear e as pretas ficaram raras. Em 2016, geneticistas encontraram a própria mutação: um pedaço de “DNA saltador” inserido num gene chamado cortex, muito provavelmente por volta de 1819.
Mas foram mesmo os pássaros?
Para resolver a questão, o biólogo Michael Majerus soltou 4.864 mariposas ao longo de seis anos e observou quais os pássaros comiam. Na casca limpa de hoje, os pássaros pegaram mais mariposas escuras, o bastante para explicar por que as pretas estão desaparecendo.
Estudos:van't Hof et al. 2016, Nature ↗Cook et al. 2012, Biology Letters ↗Evolução de Biston betularia ↗Seleção natural ↗
3 · Misturador de genes
Misturador de genes
Toda criança recebe metade dos genes de cada um dos pais, mas qual metade é decidido pelo acaso. Conheça duas criaturas imaginárias, cada uma com duas cópias de cinco genes. Letra maiúscula é dominante: uma cópia basta para a característica aparecer. Clique numa letra para mudar os genes de um dos pais.
Pai/Mãe A
Pai/Mãe B
Filhote
Você é uma entre cerca de 70 trilhões de combinações
Cada um dos seus pais tinha 23 pares de cromossomos e passou um cromossomo de cada par, escolhido ao acaso. Isso dá 2²³ = 8.388.608 combinações possíveis por pai ou mãe, e cerca de 70 trilhões para um casal, antes mesmo de os cromossomos trocarem pedaços entre si (crossing-over), o que multiplica esse número muitas vezes mais. Além disso, cada criança nasce com cerca de 70 mutações novinhas que nenhum dos pais tinha.
Gregor Mendel descobriu essas regras nos anos 1860 cultivando e cruzando umas 28 mil plantas de ervilha na horta de um mosteiro. Ninguém entendeu a importância do trabalho dele até 1900, dezesseis anos depois de sua morte.
Estudos:Jónsson et al. 2017, Nature ↗Genética mendeliana ↗Cruzamento cromossómico ↗Gregor Mendel ↗
4 · Tentilhões de Darwin
Os tentilhões de Darwin: você controla o clima
Em Daphne Major, uma minúscula ilha de Galápagos, Peter e Rosemary Grant capturaram, mediram e acompanharam quase todos os tentilhões por décadas. Aqui você decide o clima de cada ano. O clima decide quais sementes sobram, e as sementes decidem quais bicos sobrevivem.
Modelo simplificado: a sobrevivência depende de quão bem o bico combina com as sementes que sobraram no ano, e a altura do bico é herdada com herdabilidade de 0,75, perto do que os Grant mediram. A reprodução segue a sequência real dos anos-chave, mas os números são simulados.
O experimento real
Em 1977 caíram só cerca de 24 milímetros de chuva em Daphne Major. As sementes pequenas e macias acabaram, e a maioria dos tentilhões-terrestres-médios da ilha morreu. Os sobreviventes eram sobretudo aves grandes de bico alto, capazes de quebrar as sementes grandes e duras do abrolho. Seus filhotes tinham bicos cerca de 4% mais altos que a população de antes da seca: evolução medida com paquímetro, em uma única geração.
Depois a evolução mudou de direção
As chuvas do El Niño de 1982–83 inundaram a ilha de sementes pequenas, e nos anos seguintes os bicos menores se deram melhor. Em 1982, alguns tentilhões-terrestres-grandes tinham se instalado na ilha. Na seca de 2004 eles ficaram com as sementes grandes, e os bicos dos tentilhões médios diminuíram: a mudança evolutiva mais forte que os Grant registraram em 33 anos. Em 2016, geneticistas ligaram essa mudança a uma região genética chamada HMGA2. A lição dos Grant depois de 30 anos: no curto prazo a evolução pode ser prevista; no longo prazo, não, porque o clima não pode.
Estudos:Boag & Grant 1981, Science ↗Grant & Grant 2002, Science ↗Grant & Grant 2006, Science ↗Lamichhaney et al. 2016, Science ↗Fringilídeos de Darwin ↗
5 · Domestique uma raposa
Crie uma raposa mansa
Em 1959, o geneticista soviético Dmitri Belyaev começou um experimento na Sibéria. Das raposas-prateadas criadas em fazendas de pele, só as mais calmas e amigáveis podiam ter filhotes. Agora o criador é você: escolha os pais de cada nova geração e veja o que mais muda pelo caminho.
Modelo simplificado: a mansidão depende de muitos genes mais o acaso. Manchas brancas, orelhas caídas e rabos enrolados aparecem raramente, um pouco mais em raposas mansas, como se viu no experimento; o porquê ainda é debatido.
O experimento real
No experimento real, menos de 10% de cada geração viravam pais. Na quarta geração, os primeiros filhotes abanaram o rabo para pessoas. A “elite”, raposas que procuram humanos, choramingam e lambem como cães, era 1,8% dos filhotes na geração 6, 18% na 10, 35% na 20 e 49% na 30. Em 2005–2006, quase toda a população era elite, e seus níveis de hormônios do estresse tinham caído a um terço dos de raposas de fazenda comuns, ou menos.
Orelhas caídas que ninguém escolheu
Só o comportamento era selecionado, mas depois de 8 a 10 gerações surgiram manchas brancas em “estrela”, e algumas raposas desenvolveram orelhas caídas e rabos enrolados, traços presentes em muitos animais domésticos. Belyaev acreditava que selecionar só a mansidão muda como os genes são ligados durante o desenvolvimento. Essa ideia hoje é debatida: em 2020, pesquisadores rastrearam a origem das raposas dele até fazendas de pele do leste do Canadá, onde já eram criadas havia décadas, e argumentaram que as conclusões do experimento foram exageradas. Em 2018, o genoma da raposa revelou regiões ligadas ao comportamento manso e agressivo.
Estudos:Trut et al. 2009, BioEssays ↗Kukekova et al. 2018, Nature Ecology & Evolution ↗Lord et al. 2020, Trends in Ecology & Evolution ↗Raposa-vermelha-doméstica ↗
6 · Seu próprio mundo
Construa seu próprio mundo
Pequenas criaturas imaginárias vivem aqui. Comem, fogem, envelhecem e têm filhotes. Cada uma carrega quatro genes, de tamanho, velocidade, cor e pelagem, e os passa adiante com pequenas mudanças ao acaso. Ninguém as projeta. Mude o mundo delas e veja a seleção natural remodelá-las.
Experimente isto
- Coloque o chão de areia clara e muitos predadores. Espere um pouco e mude para lava escura. O que acontece com a cor das criaturas?
- Comece uma era do gelo. Quem sobrevive, as de pelo grosso ou as de pelo fino? Depois mude para o calor do deserto.
- Mude a comida de farta para escassa e observe o gráfico da população. Quantas criaturas esse mundo consegue alimentar?
- Aperte “Recomeçar” e só observe. As primeiras criaturas têm tamanho e velocidade médios. Onde isso se estabiliza sozinho, e por quê?
É uma simulação, não um ecossistema real, mas segue as mesmas três regras da vida: variação, herança e sobrevivência e reprodução desiguais.
Todo gene tem um preço
Um corpo maior é mais difícil de dominar para um predador, mas precisa de mais comida. A velocidade ajuda a fugir e a achar comida, mas gasta energia. A pelagem protege do frio, mas esquenta demais no deserto. A camuflagem só funciona no chão certo. A seleção nunca encontra uma criatura perfeita; encontra um meio-termo que serve ao mundo como ele é agora. Mude o mundo, e o meio-termo muda.
Nada aqui foi programado para evoluir
O código não tem nenhuma instrução do tipo “fique mais escura” ou “cresça pelo”. Ele só diz como as criaturas se movem, comem, pagam pelo corpo, são caçadas e se reproduzem, com pequenos erros de cópia. Toda tendência nos gráficos surge só disso, que é exatamente o que Darwin disse.
Saiba mais:Seleção natural ↗Camuflagem ↗