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Como a evolução elimina problemas que só causam doenças no final da vida?

Como a evolução elimina problemas que só causam doenças no final da vida?



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Os humanos são vulneráveis ​​a ataques cardíacos e derrames. Nossa dieta moderna leva à aterosclerose, isso já começa em uma idade jovem, mas não causa sintomas até que uma importante artéria esteja quase completamente bloqueada ou se um pedaço de placa se romper e causar uma interrupção repentina do suprimento de sangue para partes do coração ou cérebro.

No entanto, se as pessoas comem como muitos indígenas, como os Tsimané, têm muito menos aterosclerose:

“A maioria dos Tsimané consegue viver a vida inteira sem desenvolver aterosclerose coronariana. Isso nunca foi visto em nenhuma pesquisa anterior. Embora seja difícil de alcançar no mundo industrializado, podemos adotar alguns aspectos de seu estilo de vida para prevenir uma condição que pensávamos que afetaria quase todos nós. ”

Resultados semelhantes foram encontrados anteriormente, mas isso então se relaciona com a doença cardíaca coronária e não apenas com a presença de aterosclerose, ver e. aqui:

Williams e Jack Davies demonstraram clínica e patologicamente que a doença coronariana era quase inexistente entre a população africana em Uganda, embora Hugh Trowell tivesse relatado um único caso de doença coronariana em um juiz africano. Na comunidade asiática de Uganda, por outro lado, a doença cardíaca coronária era extremamente comum, sendo responsável por quase metade das mortes de homens em Kampala em 1956-1958.

A questão é, então, como poderíamos ter evoluído para estar quase livres da aterosclerose ao aderir a esse estilo de vida, visto que a aterosclerose não causa sintomas até que tenha progredido bastante, o que é tipicamente mais tarde na vida e então no desenvolvimento mundo. Para indígenas como os Tsimané é ainda menos relevante, pois eles têm uma expectativa de vida muito menor devido às infecções.

No entanto, parece que nossos ancestrais evoluíram de tal forma que não contraíram aterosclerose.


Ataques cardíacos e derrames, e quaisquer outras doenças que afligem os humanos após os 35 anos ou mais, não têm absolutamente nenhuma influência na seleção natural porque, na grande maioria de nossa história, essas doenças afetam apenas os pós-reprodutivos. A evolução não é um estado de avanço em direção a um ideal, mas sim um mecanismo para colocar os genes na próxima geração. Esses genes estão atrasados ​​em milhares de anos em relação à nossa situação atual porque a evolução age lentamente. Portanto, a evolução ainda favorece características que teriam sido boas para nossos ancestrais da Idade da Pedra, que não viveram o suficiente para serem eliminados pelas doenças da velhice.


Como a evolução elimina problemas que só causam doenças no final da vida?

Essa é uma pergunta fantástica, que ainda é objeto de intensas pesquisas. Uma possibilidade pode ser que envelheçamos porque há pouca ou nenhuma seleção evolutiva contra doenças no final da vida (já que é menos provável que os idosos produzam descendentes). Como em qualquer área ativa de pesquisa, existem várias sutilezas. Você pode gostar de começar com a seção correspondente na wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Evolution_of_ageing#Mutation_accumulation

Se as pessoas comerem como muitos indígenas, como os Tsimané, terão muito menos aterosclerose

Isso se refere a outro domínio de pesquisa atual, que só foi publicado no periódico médico (realmente bom) Lancet, onde os próprios autores afirmam que várias questões permanecem em aberto, ver Kaplan et al. 2017

No entanto, seu artigo já chega a uma conclusão importante. Embora se possa levantar a hipótese de que a diferença na aterosclerose se deve a alguma propriedade herdada geneticamente, os autores encontram suporte para (e, portanto, favorecem) a hipótese alternativa, de que essas pessoas geralmente levam um estilo de vida muito saudável (por exemplo, IMC normal, não fumar, ...) o que reduz a chance de algumas doenças.

Resultados semelhantes foram encontrados anteriormente, mas isso está relacionado à doença coronariana, não apenas à presença de aterosclerose

Embora seja tentador que essa observação possa vir de um estilo de vida saudável, também pode haver várias explicações alternativas (por exemplo, pode-se hipotetizar que seu genoma contém algo que só está sob pressão seletiva dentro da região onde vivem, e que esse algo apenas também ajuda contra doenças coronárias).


A questão é, então, como poderíamos ter evoluído para nos livrar da aterosclerose ao manter esse estilo de vida.

Se isto é realmente a sua pergunta, aqui está a resposta. A resposta não é biológica; ela pode ser respondida apenas por qualquer pessoa educada na lógica básica.

  1. Isto é não necessariamente verdade que "evoluímos para nos livrar da aterosclerose ao aderir a esse estilo de vida".

O único fato que pode ser verdade (supondo que os dados sejam interpretados corretamente) é que ao aderir a esse estilo de vida (e talvez também fazer outra coisa? Ou talvez ter algumas enzimas que outra população não tem?), Essas pessoas estão livres de aterosclerose. (Ainda há muitas perguntas, por exemplo, levando em consideração que eles não vivem muito e a aterosclerose geralmente não ocorre em jovens.)

  1. Portanto, a pergunta é baseada em uma suposição não comprovada.

  2. Portanto, a pergunta não faz sentido desde o início.

A pergunta deveria ser assim:

É causado pela evolução, que seguir uma determinada dieta torna um animal livre de doenças? Como é no caso dessa doença específica e dessa dieta específica?

Essa pergunta seria realmente uma questão válida. Porém o seu já assume algo que não é um fato comprovado e manipula a resposta.

Parece-me um dos "argumentos" estranhos dos vegetarianos que "os humanos são vegetarianos por natureza".


É importante notar que uma espécie social como a nossa possui outras maneiras sofisticadas de garantir que seus genes sobrevivam na próxima geração ao lado da forma óbvia de "transmissão".

Mesmo depois de nossa fase reprodutiva, podemos ensinar nossos filhos ou até mesmo cuidar deles, o que aumenta muito suas chances de prosperar e se reproduzir.

Também é possível garantir que alguns de seus genes sejam transmitidos com segurança, ajudando seus irmãos e irmãs a criar seus filhos enquanto sacrifica sua reprodução direta, uma vez que você tem genomas semelhantes.

Portanto, mesmo os genes carregados por pessoas inférteis podem afetar muito como suas instâncias idênticas ou muito semelhantes em seus parentes de sangue passarão por meio de interações sociais vantajosas.

De outros:

O fato de o povo Tsimané ter uma baixa expectativa de vida agora não significa que isso sempre foi verdade. Talvez essas doenças infecciosas tenham sido transmitidas por exploradores e conquistadores da Europa Ocidental.

Você pode pesquisar a hipótese da avó.

Aqui está um bom artigo para começar.

Atualizar:

O fato de a expectativa média de vida ser baixa no passado não significa que ninguém viveu muito. A mortalidade infantil foi muito alta, então confiar apenas na média não é sábio. Aqui está uma boa publicação sobre o assunto. Observe a primeira tabela que mostra que a expectativa de vida da elite antiga e medieval era próxima à expectativa de vida comum do Reino Unido em meados do século 20.


Uma das maneiras pelas quais uma doença X que normalmente ocorre após a reprodução pode ser eliminada é através de indivíduos que herdam alguma outra doença Y que causa problemas de saúde muito mais cedo na vida e que interage com X. Suponha que a grande maioria da população seja geneticamente suscetível a X. Além disso, suponha que uma pequena fração da população esteja propensa a obter Y em uma idade jovem e que Y se torne muito mais grave se você for geneticamente suscetível a X.

A seleção natural, então, já fez com que Y fosse suprimido por meio dos genes que são diretamente responsáveis ​​por aquela doença. Pode ser que você só contraia essa doença herdando o gene errado de ambos os pais. Mas os genes de X também são um fator, e as mutações nos genes responsáveis ​​por X diminuiriam ainda mais o impacto de Y na população.

No caso de X = aterosclerose, Y poderia ser hipercolesterolemia familiar que pode causar doença cardiovascular entre as idades de 30 e 40 se um gene for hereditário (na população ocidental moderna, onde quase todo mundo come uma dieta extremamente prejudicial à saúde), enquanto causa doenças cardiovasculares doença na infância, quando dois genes são herdados.


Abordagens evolutivas para a depressão

As abordagens evolucionárias da depressão são tentativas de psicólogos evolucionistas de usar a teoria da evolução para lançar luz sobre o problema dos transtornos de humor na perspectiva da psiquiatria evolucionista. A depressão é geralmente considerada uma disfunção ou um transtorno mental, mas sua prevalência não aumenta com a idade da maneira que a demência e outras disfunções orgânicas costumam aumentar. Alguns pesquisadores presumiram que o transtorno pode ter raízes evolutivas, da mesma forma que outros sugerem contribuições evolutivas para a esquizofrenia, anemia falciforme, psicopatia e outros transtornos. A psicologia e a psiquiatria geralmente não adotaram explicações evolutivas para comportamentos, e as explicações propostas para a evolução da depressão permanecem controversas.


Teoria da evolução neutra desmascarada

Novo livro de Michael Behe Darwin Devolves já é o número um em novos lançamentos na Amazon. [1] Para resumir de forma adequada, seria necessário um pequeno livro, então vou olhar para uma pequena seção onde ele revê as tentativas de salvar o darwinismo, que ele mostra que sempre falham. Eu também adicionei algumas referências para apoiar as conclusões de Behe.

O principal problema da evolução, conforme afirmado pelo falecido professor de Biologia de Harvard William E. Castle, é a origem “de um novo organismo é um dos menos compreendidos de todos os fenômenos naturais. Mesmo para o biólogo treinado, é um mistério inexplicável. ”[2] Essa afirmação ainda é verdadeira mais de um século depois. Uma tentativa de explicar a origem de novos organismos é a teoria neutra da evolução. A teoria neutra, junto com a deriva genética, seleção natural e mutação aleatória, é vista por seus defensores como um mecanismo básico de macroevolução. [3]

A Teoria Neutra da Evolução

Uma mutação neutra é aquela que não afeta negativamente o fenótipo de um organismo & # 8217s, nem sua aptidão. [4] A teoria neutra da evolução postula o acúmulo de mutações neutras, como a duplicação acidental de uma seção do DNA que não causa danos. Isso ocorre até que uma nova combinação produza um conjunto de DNA que, no futuro, confere alguma vantagem de sobrevivência específica ao organismo. [5]

A teoria aceita a visão de que cerca de um por cento do DNA humano codifica para proteínas, e porções significativas do resto é evidência de, ou pode ser devido a, mutações neutras. [6] Mais tarde,

outras mutações sortudas podem ocorrer no DNA extra para conferir algum recurso útil, talvez um local regulador. Repita esse cenário várias vezes, e pequenas populações de bactérias podem desenvolver genomas cada vez maiores com recursos cada vez mais sofisticados. [7]

A teoria propõe que, quando as condições ambientais mudam, algumas dessas mutações neutras podem ter produzido um novo gene, ou um conjunto de bases, que acaba sendo benéfico no novo ambiente. [8] A teoria da evolução neutra ganhou o apoio qualificado de muitos cientistas evolucionistas importantes, incluindo o professor Michael Lynch da Arizona State University, Eugene Koonin do National Center for Biotechnology e o falecido professor Steven Jay Gould de Harvard. [9]

O evolucionista da Universidade de Chicago Jerry Coyne escreveu que os dois principais mecanismos evolutivos neodarwinistas são a seleção natural e a variedade genética produzida por deriva genética. [10] A teoria é anti-neodarwiniana, conforme explicado por um dos primeiros líderes da ideia, Motoo Kimura, que escreveu isso em

forte contraste com a teoria darwiniana da evolução por seleção natural, a teoria neutra afirma que a esmagadora maioria das mudanças evolutivas no nível molecular são causadas por fixação aleatória (devido à deriva de amostragem aleatória em populações finitas) de seletivamente neutra (ou seja, seletivamente equivalente ) mutantes sob entradas contínuas de mutações. [11]

Transcrição de DNA (Illustra Media)

O neodarwinismo postula que a evolução funciona por meio do ajuste fino de genes que dão uma ligeira vantagem de sobrevivência à população, de modo que gradualmente dá ao organismo uma vantagem de sobrevivência progressivamente maior. A evolução não é o agente ativo neste cenário. É um resultado, não uma ação. o teoria neutra da evolução afirma que a maioria das mudanças evolutivas são aleatórias, e a maior parte da variação dentro e entre as espécies, em última análise, não é causada pela seleção natural, mas pela deriva genética aleatória de alelos neutros originalmente produzidos por mutações. Kimura adiciona aquela teoria neutra

também afirma que a maior parte da variabilidade genética dentro das espécies no nível molecular (como proteínas e polimorfismo de DNA) são seletivamente neutras ou quase neutras e que são mantidas nas espécies pelo equilíbrio entre a entrada mutacional e a extinção aleatória. [12]

Ele conclui que “desde a origem da vida na Terra, as mudanças evolutivas neutras predominaram sobre as mudanças evolutivas darwinianas” (1991, p. 367).

Deriva Genética

A base da teoria neutra é a deriva genética, que postula que os pares de bases do DNA genômico mudam principalmente por mutações genéticas aleatórias e outros eventos genéticos. A deriva genética (ou deriva alélica) é uma mudança na frequência de uma variante do gene (alelo) em uma população que não confere uma vantagem de seleção imediata ao organismo. Se esse evento ocorrer em gametas, o resultado final é a criação de uma nova variedade genética que pode, no futuro, ser evolutivamente vantajosa. A deriva também pode ocorrer em alelos seletivos e também pode ter uma desvantagem seletiva.

A principal razão pela qual a teoria neutra foi proposta é porque "todos os pressupostos centrais da Síntese Moderna (muitas vezes chamada de Neo-Darwinismo) foram refutados." [13] O falecido geneticista Dr. Motoo Kimura propôs a teoria neutra em 1968 devido a muitas descobertas da pesquisa molecular eram “bastante incompatíveis com as expectativas do Neo-Darwinismo”. [14] Um grande problema era que a evolução de um tipo de família de gene para outro tipo de família diferente nunca foi documentada diretamente. Além disso, as formas genéticas intermediárias entre o gene antigo, menos funcional ou não funcional e o novo gene, mais funcional, por mutações aleatórias, conforme proposto pelo darwinismo, são seriamente problemáticas.

Assim, a teoria neutra “está em nítido contraste com a teoria da evolução tradicional neodarwiniana (ou seja, a sintética), que afirma que a propagação de mutantes dentro das espécies no curso da evolução pode ocorrer apenas com a ajuda da seleção natural positiva . ”[15] A teoria neutra também, em contraste com o darwinismo, postula que, se ocorrer seleção, os genes selecionados na próxima geração são mais prováveis ​​de serem aqueles genes de alguns poucos indivíduos“ sortudos ”, e não necessariamente daqueles em vida formas que são mais saudáveis ​​ou de alguma forma "melhores".

Os defensores da teoria neutra aceitam a conclusão de que a maioria das mutações é ligeiramente deletéria, mas afirmam que, como esses genes mutantes são rapidamente eliminados pela seleção natural, eles não fazem contribuições significativas para a variação dentro e entre as espécies no nível molecular. Eles afirmam que apenas mutações neutras, ou quase neutras, podem conseguir isso.

O livro de Sanford & # 8217s examina o impacto das mutações que são invisíveis à seleção.

Em contraste com a teoria neutra, agora existem muitas evidências para a visão de que a maioria das mutações não são estritamente neutras, mas quase neutras, o que significa que não são prejudiciais como uma entidade única, mas se acumulam coletivamente, causando doença ou morte. O envelhecimento é o exemplo mais bem documentado do acúmulo de mutações quase neutras. À medida que todos os animais envelhecem e morrem, o mesmo ocorre com uma espécie pelo mesmo mecanismo, o acúmulo de mutações quase neutras.

O problema do DNA lixo e duplicado

Uma grande dificuldade com a teoria neutra é a suposição de que a maior parte ou pelo menos muito DNA é seletivamente neutra com base na crença de que a maior parte do DNA não é funcional. Como Kimura concluiu, a teoria neutra "afirma que a maior parte da variabilidade intraespecífica ... é seletivamente neutra". [16] O DNA lixo foi considerado uma fonte importante de material genético bruto que pode ser gradualmente modificado por deriva genética ou mutações para se transformar em um gene que eventualmente se torna funcional. No entanto, o projeto ENCODE documentou que mais de 80 por cento de todo o assim chamado DNA lixo é realmente funcional, [17] criando assim um grande problema para a teoria neutra.

O professor de biologia Nathan Lents admite que até se apenas uma mutação processa um gene quebrado, reparar “é como um raio ... A probabilidade de um raio atingir o mesmo lugar duas vezes é tão infinitesimalmente pequena que chega a ser inexistente ... é extremamente improvável que uma mutação conserte um gene quebrado porque, após o dano inicial, o gene logo acumulará mutações adicionais. ”[18] Ele acrescenta, se mais da metade de nossos genes estão quebrados, como podemos sobreviver como espécie ?

Sua resposta é “a maioria desses pseudogenes é o resultado de duplicações gênicas acidentais [que] ... explica por que as mutações disruptivas e subsequente morte do gene não tiveram quaisquer efeitos deletérios sobre o indivíduo. ” Esta é a explicação comum para a razão pela qual a maioria das mutações não parecem afetar adversamente o genoma, uma visão que foi falsificada pelos achados do ENCODE. Se uma mudança de base específica for muito improvável, a probabilidade de mudanças massivas que resultem em um novo gene que se mostre benéfico no futuro é muito menos provável.

Outra fonte hipotética de novos genes é a duplicação de genes, permitindo que um gene continue a realizar a função para a qual foi originalmente desenvolvido e o outro gene evolua para um novo gene que pode servir a outra nova função no genoma. [ 19] Os problemas com esta visão foram bem documentados. [20] Um problema com a teoria da duplicação é que ambos os genes são geralmente igualmente suscetíveis a novas mutações, provavelmente danificando tanto o gene original quanto o novo.

Outro problema é que, se um gene é duplicado e ocorrem mutações no gene original, ou no gene copiado, ele não será selecionado até que, e a menos que, a nova proteína que o gene produz seja funcional e confira alguma vantagem seletiva ao organismo. Até então, se produzir uma proteína, a proteína frequentemente será cortada e as partes recicladas. A evolução da teoria do DNA lixo enfrenta o mesmo problema. Resolver esses problemas foi uma das razões pelas quais a teoria neutra foi proposta originalmente.

O maior problema com a teoria neutra é o fato de que um gene não funcional não é apenas inútil, mas pior.Se não exercer alguma função benéfica no organismo, pode afetar adversamente o organismo. O alto custo de duplicação e manutenção do gene é uma das razões pelas quais os genes não funcionais são caros para a célula.

Aminoácidos (Illustra Media)

Outro problema é que as mutações nem sempre são aleatórias. A maioria ocorre em pontos quentes e tende a degenerar em certas bases, como a timina, e também em um código para certos aminoácidos, ou seja, aqueles produzidos por seis conjuntos diferentes de bases como a Serina, que é codificada por TCT, TCC, TCA , TCG, ATG, AGC). Ambos Arginina e Leucina também são codificados por seis combinações de pares de bases. O resultado é que combinações aleatórias irão codificar para esses aminoácidos 9,4 por cento do tempo e aqueles produzidos por um conjunto de bases diferente, como Triptofano (codificado por TGG) e Metionina (codificado por ATG) serão produzidos por acaso apenas 1,6 por cento do tempo.

Regulação do gene

Para ser funcional, um gene requer os fatores de transcrição adequados e outros sistemas de regulação e controle. Um gene que evoluiu pela teoria neutra, mesmo que pudesse produzir um produto útil, é inútil até que tenha a regularidade adequada e os mecanismos de controle, incluindo o sistema spliceosome necessário para remover os íntrons. O controle da regulação para cima e para baixo de todos os genes também é crítico para a sobrevivência da célula e do organismo.

Isso é ilustrado pela transposição de um gene em algum outro lugar do genoma, próximo a um gene que, como resultado, é indevidamente regulado. Um exemplo é um gene de manutenção que é transposto para um gene que causa a regulação positiva da divisão celular. [21] Além disso, a transposição de um gene próximo a uma sequência regulatória que é expressa constitutivamente também pode fazer com que esse gene seja superexpresso, resultando em câncer ou outros problemas. [22]

Os sistemas de reparo de DNA também funcionam contra a deriva genética. Agora está bem documentado que “o DNA é uma molécula assustadoramente frágil…. vulnerável à luz ultravioleta e a produtos químicos mutagênicos, bem como à deterioração espontânea. A vida sobreviveu através das eras porque as enzimas dentro de cada célula garantem que o DNA permaneça em bom estado de funcionamento. ”[23] Fundamentais para essa sobrevivência são os cerca de doze mecanismos de reparo de DNA que resistem à deriva genética, trabalhando assim contra a teoria da evolução neutra.

A transcrição do gene é rigidamente regulada por enzimas e mecanismos de reparo (Illustra Media)

O mecanismo que repara o DNA para garantir que a molécula seja muito estável repara a maioria das mudanças de deriva genética, apesar do fato de que sem este sistema de reparo “em condições normais, o DNA rapidamente sofre danos suficientes para tornar a vida impossível”. [24]

O sistema de reparo do DNA é altamente eficaz, exceto em células que acumularam uma grande quantidade de danos ao DNA, como as células cancerosas. O câncer geralmente é causado por mutações em partes essenciais do sistema de reparo, como o p53, o chamado "guardião do genoma". As células que não conseguem mais reparar os danos ao DNA com eficácia entram em um dos três estados possíveis: 1) um estado irreversível de dormência conhecido como senescência, 2) suicídio celular conhecido como apoptose ou morte celular programada, ou 3) divisão celular desregulada, que pode levar a um tumor cancerígeno. Nenhuma dessas condições permite a deriva genética que permite uma evolução neutra.

O problema do relógio molecular

Os principais fatores que motivaram a proposta da teoria neutra incluem duas observações que criaram problemas para o Neo-Darwinismo. Um deles era o chamado relógio genético evolutivo, baseado em substituições de bases de aminoácidos que resultavam de mudanças no DNA. [25] O funcionamento desse relógio requer uma taxa de mudança bastante consistente na maioria dos organismos.

Em grandes populações, se as taxas de mutação forem aproximadamente as mesmas para a maioria dos genes, modelos simples e aleatórios irão prever um relógio molecular. [26] Como essas duas considerações são errôneas, o relógio molecular não é consistente. O maior problema é que o relógio genético

não faz sentido no mundo de Darwin, onde moléculas sujeitas a forte seleção devem evoluir mais rápido do que outras, e onde organismos expostos a diferentes mudanças e desafios do ambiente devem variar suas taxas evolutivas de acordo. [27]

Gould reconheceu que o “relógio molecular não é tão consistente nem regular quanto Kimura esperava”. [28]

A hipótese do relógio molecular depende de uma taxa constante de mudança.

A refutação do relógio molecular foi apenas um dos vários golpes principais à teoria neutra. [29] Kimura referiu-se à descoberta de que altos níveis de variação são mantidos por muitos genes na população. O problema para a teoria neutra era muita variação nas mudanças genéticas

representa um problema para o darwinismo convencional porque um custo pode ser associado à substituição de um gene ancestral por um novo e mais vantajoso estado do mesmo gene - a saber, a morte diferencial, por seleção natural, das novas formas parentais desfavorecidas. Esse custo não representa nenhum problema se apenas alguns genes antigos forem eliminados de uma população a qualquer momento. [30]

Além disso, “se centenas de genes estão sendo eliminados” pela seleção natural porque são deletérios, então qualquer organismo provavelmente possui muitos dos genes mutantes deletérios, prejudicando suas chances de sobrevivência. Consequentemente,

os dados sobre a copiosa variabilidade pareciam indicar um caldeirão de atividade evolutiva em muitos sítios genéticos - muitos, isto é, se a seleção governar as mudanças em cada gene variável. Kimura, no entanto, reconheceu uma maneira simples e elegante de sair desse paradoxo. Se a maioria das formas variáveis ​​de um gene são neutras com relação à seleção, então eles estão mudando em frequência pela sorte do sorteio, invisíveis para a seleção natural porque não fazem diferença para o organismo. [31]

Hoje, o termo teoria neutra é frequentemente definido de forma restrita em termos do resultado das disparidades de amostragem, embora essa definição restrita seja problemática.

Teoria Neutra Conflita com Darwinismo

A concepção de Kimura da teoria neutra obviamente representou sérios problemas para o darwinismo. Para evitar o problema de desafiar diretamente o darwinismo, que poderia produzir enorme oposição à sua teoria, Kimura não o nega abertamente, mas sim vê os "processos darwinianos como quantitativamente insignificantes para o quadro total - uma ondulação superficial e menor sobre o oceano de neutro mudança molecular, imposta de vez em quando quando a seleção joga uma pedra sobre as águas da evolução. ”[32] Por outro lado, os darwinistas ortodoxos“ tendiam a argumentar que a mudança neutra ocupava um canto minúsculo e insignificante da evolução - um processo estranho que ocasionalmente operava em pequenas populações à beira da extinção de qualquer maneira. ”[33]

Conclusões

Um grande problema evolucionário que a teoria neutra tenta resolver é, desde então

Darwin propôs sua teoria da seleção natural para explicar a evolução, a maioria das teorias evolucionárias sempre foi uma questão de debate e controvérsia. A teoria neutra não foi uma exceção. [34]

A pesquisa genética progrediu muito além disso na época de Kimura, refutando a teoria neutra. Além disso, porque "a teoria neutra é quantitativa, ela é capaz de fazer previsões testáveis." [35] Como o falecido professor William Provine e outros documentaram, as previsões testáveis ​​para a teoria neutra, especialmente a deriva aleatória, falharam amplamente. [ 36] A evidência contra a teoria neutra é agora esmagadora e, como resultado, a teoria foi regulada para a pá de lixo da história. Como Alvarez-Valin observou, as previsões da teoria neutra não concordam categoricamente com muitos dos fatos científicos. [37]

[1] Behe, Michael. 2019. Darwin Devolves: New Science About DNA that Challenges Evolution. New York, NY: HarperOne.

[2] Castle, William E .. 1916. Genetics and Eugenics. Um livro didático para estudantes de biologia. Cambridge, MA: Harvard University Press, p. 4

[3] Tomkins, Jeffrey e Jerry Bergman. 2017. Modelo neutro, deriva genética e a terceira via - uma sinopse da morte autoinfligida do paradigma evolucionário. Jornal da Criação. 31(3):94–102

[4] Duret, Laurent. 2008. Teoria neutra: A hipótese nula de evolução molecular. Educação da Natureza. 1(1):218.

[5] Alvarez-Valin, F. 2002. Teoria neutra. Enciclopédia da Evolução. New York, NY: Oxford University Press, pp. 815–821 Behe, 2019, p. 99

[8] Kimura, M. 1979. "The Neutral Theory of Molecular Evolution." Americano científico. Novembro, 241:98-129.

[10] Coyne, Jerry. 2015 Fé vs Fato: Por que ciência e religião são incompatíveis. New York, NY: Viking, pp. 139-140 ..

[11] Kimura, M. 1991. Desenvolvimento recente da teoria neutra vista a partir da tradição Wrightiana de genética populacional teórica. Proceedings of the National Academy of Science. 88: 5969–5973, p. 367. Kimura, M. 1991. A teoria neutra da evolução molecular: uma revisão das evidências recentes. Jornal Japonês de Genética. 6(4):367-386.

[13] Noble, D. 2013. A fisiologia está balançando os alicerces da biologia evolutiva. Fisiologia Experimental. 98 (8): 1235–1243, p. 1235.

[14] Kimura, M. 1983. A Teoria Neutra da Evolução Molecular. New York, NY: Cambridge, p. 25

[17] Luskin, C. (2012, 5 de setembro) "Junk No More: ENCODE Project Nature Paper Finds’ Biochemical Functions for 80% of the Genome ’.” Evolution News. Recuperado em 7 de junho de 2018 de https://evolutionnews.org/2012/09/junk_no_more_en_1/

[18] Quaresma, Nathan. 2018. Erros Humanos. Boston, MA: Houghton Mifflin. p. 72

[20] Bergman, Jerry. 2006. A duplicação de genes fornece o motor para a evolução? Jornal da Criação. 20(1):99–104

Não é a primeira vez que os evolucionistas erram.

[21] Prelich, G. 2012. Superexpressão de genes: Usos, mecanismos e interpretação. Genética. 190: 841–854. Obtido em 7 de junho de 2018 em http://www.genetics.org/content/genetics/190/3/841.full.pdf.

[23] Stokstad, E. 2015. Truques de reparo de DNA ganham o prêmio máximo da química. [Não é um subtítulo, apenas uma provocação do site para o artigo] Ciência. 350 (6258): 266, p. 266.

[25] Kimura, M. 1987. Molecular evolucionary clock and the neutral theory. Journal of Molecular Evolution. 26: 24–33. Kimura, M. 1968. Taxa evolutiva a nível molecular. Natureza. 217:624–626.

[26] Gould, S.J. 1989. Através de uma lente obscuramente. História Natural. Setembro, pp. 16–24, p. 17

[29] Tomkins, Jeffrey e Jerry Bergman. 2015. Relógios genéticos moleculares evolutivos - um exercício perpétuo de futilidade e fracasso. Jornal da Criação. 29(2):26–35.

[36] Provine, William B. 2014. A falácia da “deriva genética aleatória”. Publicado pelo autor.

[37] Alvarez-Valin, 2002, p. 821 Wolf, J.B., E.D. Brodie, III e M.J. Wade, eds. 2000. Epistasia e o processo evolutivo. New York, NY: Oxford University Press.

O Dr. Jerry Bergman ensinou biologia, genética, química, bioquímica, antropologia, geologia e microbiologia em várias faculdades e universidades, incluindo por mais de 40 anos na Bowling Green State University, Medical College of Ohio, onde foi pesquisador associado em patologia experimental, e a Universidade de Toledo. Ele é formado pela Faculdade de Medicina de Ohio, pela Wayne State University em Detroit, pela University of Toledo e pela Bowling Green State University. Ele tem mais de 1.300 publicações em 12 idiomas e 40 livros e monografias. Seus livros e livros didáticos que incluem capítulos de sua autoria estão em mais de 1.500 bibliotecas universitárias em 27 países. Até agora, mais de 80.000 cópias dos 40 livros e monografias de sua autoria ou co-autoria estão sendo impressas. Para mais artigos do Dr. Bergman, consulte seu Perfil do Autor.


Decodificando as complexas causas genéticas de doenças cardíacas usando a biologia de sistemas

O ritmo da descoberta de genes de doenças ainda é muito mais lento do que o esperado, mesmo com o uso de sequenciamento de DNA e tecnologias de genotipagem econômicas. Está cada vez mais claro que muitas doenças cardíacas hereditárias têm uma etiologia poligênica mais complexa do que se pensava anteriormente. Compreender o papel das interações gene-gene, epigenética e regiões regulatórias não codificantes está se tornando cada vez mais crítico na previsão das consequências funcionais de mutações genéticas identificadas por estudos de associação de todo o genoma e sequenciamento do genoma inteiro ou exoma. Uma abordagem de biologia de sistemas está sendo amplamente empregada para descobrir sistematicamente genes que estão envolvidos em doenças cardíacas em humanos ou modelos animais relevantes por meio da bioinformática. A premissa geral é que a integração de redes regulatórias de genes causais de alta qualidade (GRNs), genômica, epigenômica, transcriptômica e outros dados de todo o genoma acelerará muito a descoberta das causas genéticas complexas de doenças cardíacas congênitas e complexas. Esta revisão resume as técnicas genômicas e de bioinformática de última geração usadas para acelerar o ritmo da descoberta de genes em doenças cardíacas. Acompanhando esta revisão, fornecemos um recurso da web interativo para análise de biologia de sistemas do desenvolvimento e doenças cardíacas de mamíferos, CardiacCode (http://CardiacCode.victorchang.edu.au/). CardiacCode apresenta um conjunto de dados de mais de 700 peças de dados genéticos ou de perturbação molecular curados manualmente, o que permite a inferência de um GRN específico do coração de 280 relações regulatórias entre 33 genes reguladores e 129 genes alvo. Acreditamos que este recurso crescente irá preencher uma necessidade urgente não atendida de realizar plenamente o verdadeiro potencial de preditivo e personalizado medicina genômica no combate às doenças cardíacas humanas.

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RECONSTITUIÇÃO DE BIOMA PARA COMPENSAR O DESCARTE EVOLUCIONÁRIO: ORGANISMOS EUCARIÓTICOS

Embora o microbioma às vezes seja desestabilizado ou alterado em culturas industrializadas, outros componentes do bioma se saíram muito, muito pior. Uma ampla gama de patógenos eucarióticos, parasitas, comensais e (potencial - veja abaixo) mutualistas que antes eram onipresentes na humanidade foram praticamente aniquilados nas populações industrializadas. Esses organismos, que incluem uma variedade de protozoários e helmintos patogênicos, não podem sobreviver em face das modernas instalações de saneamento e tratamento de água. Diversas linhas de evidência indicam que são esses organismos os que são mais profundamente perdidos pelos sistemas imunológicos industrializados (Quadro 1). Para reconstituir esse componente do bioma, os organismos eucarióticos mais adequados para prevenir doenças sem causar efeitos colaterais adversos devem ser selecionados ou gerados, a partir da ampla gama de espécies com as quais o sistema imunológico humano conviveu durante sua história evolutiva. Essa abordagem equivale a domesticar um número muito limitado de espécies para fins de saúde humana (Fig. 1). Essa ideia foi descrita anteriormente [15, 21] e envolve a seleção de espécies, mais provavelmente helmintos, que possuem propriedades que os tornam adequados para a reconstituição do bioma da seguinte forma:

Deve ter efeitos colaterais adversos desprezíveis.

Não deve se reproduzir nas condições da sociedade industrializada.

Uma única exposição ou, no máximo, um número muito limitado de exposições deve ter efeitos que duram décadas, como acontece com as vacinas. Essa condição provavelmente dita que a colonização de longo prazo precisa ser estabelecida. A importância desta condição para a saúde pública não pode ser subestimada, dado que uma porcentagem significativa da população na sociedade industrializada é mal servida pela comunidade médica, tendo contato limitado com profissionais médicos para a prevenção e tratamento de doenças [109-111].

A colonização deve ser prontamente reversível, se necessário.

Deve ser econômico. Tratar toda a população industrializada determinará que, como acontece com as vacinas, o custo do tratamento para um único indivíduo deve ser relativamente insignificante.

Seleção e cultivo de um número limitado de candidatos para "reconstituição do bioma" a partir de uma ampla variedade de organismos que colonizam humanos. Uma ampla gama de organismos, incluindo aqueles que causam doenças infecciosas perigosas, poderia potencialmente "estabilizar" o sistema imunológico para que ele não causasse doenças alérgicas e autoimunes. No entanto, para a reconstituição do bioma, apenas aqueles organismos são de interesse para os quais (a) a taxa de colonização pode ser facilmente controlada e (b) nenhum efeito colateral adverso grave é observado em níveis que estabilizam o sistema imunológico. Posteriormente a este processo de seleção inicial, reprodução seletiva, manipulação genética ou outras abordagens (por exemplo, esterilização para evitar a reprodução ou inovações tecnológicas para facilitar o transporte e armazenamento) podem servir como uma segunda rodada do processo de domesticação para obter espécies domésticas mais ideais. Desta forma, a domesticação proposta de helmintos é paralela à via aparente pela qual os caninos foram domesticados por humanos [113]

Seleção e cultivo de um número limitado de candidatos para "reconstituição do bioma" a partir de uma ampla variedade de organismos que colonizam humanos. Uma ampla gama de organismos, incluindo aqueles que causam doenças infecciosas perigosas, podem potencialmente "estabilizar" o sistema imunológico para que ele não cause doenças alérgicas e autoimunes. No entanto, para a reconstituição do bioma, apenas aqueles organismos são de interesse para os quais (a) a taxa de colonização pode ser facilmente controlada e (b) nenhum efeito colateral adverso grave é observado em níveis que estabilizam o sistema imunológico. Posteriormente a este processo de seleção inicial, reprodução seletiva, manipulação genética ou outras abordagens (por exemplo, esterilização para evitar a reprodução ou inovações tecnológicas para facilitar o transporte e armazenamento) podem servir como uma segunda rodada do processo de domesticação para obter espécies domésticas mais ideais. Desta forma, a domesticação proposta de helmintos é paralela à via aparente pela qual os caninos foram domesticados por humanos [113]

Felizmente, a colonização (não "infecção", que designa um processo patogênico) com helmintos parece uma escolha razoável como ponto de partida para o tratamento de pacientes, embora nenhum helmintos necessariamente se encaixe em todos os critérios "ideais" descritos acima (Quadro 3). O whipworm suíno (Trichuris suis: hospedeiro definitivo = Sus scrofa) foi submetido à maioria dos testes em humanos [112] e provou ser útil no tratamento de algumas doenças inflamatórias. No entanto, esta espécie é claramente inadequada para a reconstituição do bioma, que visa principalmente "prevenir" (ao invés de tratar) doenças na população humana. A limitação crítica inerente ao verme suíno é o fato de que o verme suíno não coloniza efetivamente humanos e qualquer efeito imunomodulador é temporário. Portanto, a exposição deve ser repetida regularmente, até uma vez a cada 2 semanas. Outras limitações do verme suíno incluem o fato de que os organismos devem ser isolados de porcos, cuja manutenção é cara em condições livres de patógenos. Com isso em mente, reconstituir o bioma de grande parte da população humana com essa espécie não é viável.

A 'tênia do rato' (Hymenolepis diminuta: hospedeiro definitivo = Rattus norvegicus, com H. sapiens como um substituto potencial hospedeiro intermediário = artrópodes) não tem efeitos colaterais adversos em humanos [114, 115]. A visão de que este helmintos pode ajudar a tratar doenças autoimunes é apoiada pela observação de que a exposição a este helmintos provoca um aumento na contagem de eosinófilos [115], que é uma marca registrada da colonização de helmintos que anula a esclerose múltipla em humanos [55]. A tênia do rato tem a vantagem de poder ser cultivada em roedores de laboratório limpos e em besouros de grãos, cujos componentes já estão (inevitavelmente e inofensivamente) presentes na alimentação humana [116]. A desvantagem da tênia do rato é que ela pode exigir exposições repetidas para ter um efeito benéfico de longo prazo. Além disso, a tênia de rato pode não colonizar bem humanos adultos imunocompetentes [115] e a vida útil do helmintos é limitada a alguns anos. Portanto, o tratamento de longo prazo com uma única dose da tênia do rato parece improvável.

Potencialmente acomodando a necessidade de colonização de longo prazo está a "tênia bovina" (Taenia saginata hospedeiro definitivo = H. sapiens, hospedeiro intermediário = Bos taurus), que pode sobreviver prontamente em humanos por & gt20 anos. Embora a tênia bovina seja considerada comensal (não prejudicial) em humanos [117], ela produz sacos de ovo (proglotes) que são móveis e, portanto, apresentam uma barreira psicológica potencial para seu uso. Assim, espera-se que a modificação da tênia bovina, seja por manipulação genética ou por seleção de variantes de ocorrência natural, de modo que ovos ou bolsas de ovos não móveis em vez de bolsas de ovos móveis sejam liberados do hospedeiro, aumentará muito a utilidade potencial da tênia bovina em humanos.

Outra espécie que já está passando por testes clínicos [118, 119] é a "ancilostomíase humana" (Necator americanus host = H. sapiens, com incubação em solo necessária entre os hospedeiros para a conclusão de seu ciclo de vida). Como a tênia do rato, esse organismo tem uma vida útil limitada e, portanto, pode exigir exposições repetidas.

Embora o uso do verme suíno em sua forma natural seja inadequado para a reconstituição do bioma, outras abordagens (Fig. 1 e Quadro 3) são promissoras para o futuro da imunologia clínica. O primeiro passo é encontrar os organismos naturais mais úteis em termos de tratamento / prevenção eficaz de doenças, ausência de efeitos colaterais adversos, capacidade de controlar a taxa de colonização e viabilidade de tratamento. Uma segunda fase de reconstituição do bioma pode utilizar organismos modificados. Por exemplo, estudos voltados para a compreensão da longevidade dos vermes parasitas [120], agora voltados para a produção de drogas para erradicar os parasitas, poderiam, além disso, ser usados ​​em esforços para estender a longevidade dos helmintos mutualistas.

EVOLUÇÃO DE NOSSA CONEXÃO COM NOSSOS PARCEIROS COEVOLUCIONÁRIOS

Uma ampla apreciação da natureza da relação entre os humanos e os helmintos que eles hospedam é potencialmente um fator crítico para obter aceitação da comunidade médica e, na verdade, do público para a reconstituição do bioma. Compreender essa relação complexa requer uma compreensão mais ampla da ecologia e da biologia evolutiva das relações interespecíficas. As interações entre espécies totalmente não relacionadas são uma característica onipresente da biodiversidade da Terra, e todos os organismos interagem com indivíduos de outras espécies por pelo menos parte (e frequentemente para todas) de sua expectativa de vida. O resultado dessas interações pode ser avaliado em termos do efeito que tem na aptidão darwiniana de um organismo, ou seja, sua capacidade de reprodução e a qualidade e quantidade de sua prole.

Os biólogos de organismos tradicionalmente categorizam as interações entre as espécies em termos bastante fixos, ou seja, espécies uma parasita espécies b espécies x e y são parceiros mutualistas e assim por diante. Isso é bom como uma primeira aproximação, mas em muitos casos, a natureza da interação, definida por seu efeito na aptidão darwiniana, não é fixa, mas depende do contexto [121]. Por exemplo, quase 88% das 350.000 espécies de plantas com flores são polinizadas bioticamente e usam abelhas, borboletas, pássaros e outros animais para dispersar seu pólen [122]. Na maioria das circunstâncias, este é um exemplo clássico de relação mutualística em que o polinizador ganha uma recompensa (geralmente alimento na forma de néctar ou pólen) e a reprodução sexual da planta é garantida. Mas nem todos os animais que visitam flores individualmente carregam pólen, ou são grandes o suficiente para entrar em contato com as partes sexuais de uma flor, ou se comportam de uma maneira que garanta que a polinização ocorra. Nessas circunstâncias, a relação muda para parasitária porque, enquanto o visitante das flores obtém alimento, a planta perde recursos sem ser polinizada. Em outro exemplo, 80% de todas as plantas terrestres são pensadas para ter relações micorrízicas com fungos [123] em que o fungo passa água e nutrientes do solo para as raízes da planta, enquanto a planta fornece carboidratos derivados fotossinteticamente para o fungo. No entanto, esta relação mutualística pode mudar para parasitária em algumas circunstâncias, com a planta ou o fungo não fornecendo nenhum benefício geral para o parceiro [124].

O continuum entre as interações mutualísticas e antagônicas pode ser instável em escalas de tempo evolucionárias, bem como em contextos ecológicos. No entanto, nossa compreensão de como o mutualismo evolui para o parasitismo ou vice-versa, por exemplo, é atualmente limitada. Alguns padrões são evidentes a partir de comparações entre táxons relacionados, mas elucidar as etapas biológicas e as pressões seletivas subjacentes à evolução dessas mudanças não é simples. Uma maneira de abordar isso é modelar como os genótipos ‘trapaceiros’ e ‘cooperativos’ se saem quando interagem com seu hospedeiro. Em diferentes cenários, o hospedeiro pode desenvolver mecanismos que acomodem o cooperador (por exemplo, fornecendo acesso a um recurso) ou aplicar sanções ao trapaceiro (retirando esse recurso) [125]. No caso específico de humanos (ou mamíferos mais amplamente) e helmintos, a transição do parasitismo para o comensalismo ou mutualismo pode ter envolvido uma acomodação bilateral. Pode-se imaginar uma cadeia de eventos em que genótipos de espécies de helmintos que têm menos impacto negativo sobre a saúde de seu hospedeiro (e, portanto, aptidão) são tolerados em um sentido comensal. Gradualmente, essa acomodação pelo hospedeiro torna-se uma dependência conforme o sistema imunológico de alguns genótipos do hospedeiro evolui para "esperar" a presença dos helmintos. Tal "expectativa" envolve claramente o sistema imunológico se adaptando geneticamente à presença dos simbiontes, embora os detalhes exatos sejam potencialmente muito complexos e certamente mal compreendidos.

Indivíduos de Homo sapiens não são diferentes de quaisquer outros organismos do planeta no que diz respeito às suas interações com outras espécies. Alguns tipos de interação são muito raros, por ex. predação ativa por animais de grande porte. Outros são generalizados, mas com prevalência variável, como parasitismo por microrganismos (doenças infecciosas). No entanto, as relações com microrganismos colonizadores de pele e intestino (que são pelo menos parcialmente comensalísticos ou mutualísticos) são onipresentes em todas as populações humanas [126-128]. No que diz respeito ao foco desta revisão, mutualismos entre humanos e outras espécies são de particular interesse. Foi proposto que, assim como as interações bacterianas do intestino e da pele, os humanos se envolvem em mutualismos com uma ampla gama de organismos, estejamos ou não cientes disso. Isso inclui plantas agrícolas, animais para alimentação e animais domésticos, enquanto as culturas tradicionais há muito se engajam em relações de cooperação com animais selvagens, como guias de mel e golfinhos [129, 130], e até mesmo sociedades urbanas se beneficiam de interações com a vida selvagem local (por exemplo, humanos e abutres em o Oriente Médio [131]).

As relações mútuas entre as espécies foram descritas como "troca biológica" em que as espécies envolvem recursos de comércio e / ou serviços que estão facilmente disponíveis para uma espécie, mas em falta para a outra [132]. Os recursos comercializados são extremamente variados e incluem carboidratos, nutrientes inorgânicos, água e produtos químicos orgânicos e inorgânicos complexos. 'Serviços' são mais restritivos em sua gama de gametas e distribuição de descendentes por meio de polinização e dispersão de sementes são bem conhecidos, mas outros exemplos incluem a defesa física de um organismo por outro (por exemplo, peixes anêmona e seus hospedeiros anêmona do mar), relações de limpeza (por exemplo , entre peixes ou pássaros e mamíferos) e algumas formas de bioluminescência.

Onde as relações humano-helmintos se situam na noção de troca biológica e no conceito de interações biológicas que flutuam no espaço ecológico e no tempo evolutivo? Os helmintos estão claramente obtendo nutrientes e água de seu hospedeiro físico, bem como defesa física do ambiente externo. Portanto, essa relação é baseada em parte em recursos e em parte na defesa, fornecida pelo hospedeiro. Do ponto de vista do hospedeiro humano, os helmintos têm sido tradicionalmente vistos como sempre parasitas (por exemplo, [133]) e não há dúvida de que, em certas circunstâncias, os helmintos podem ter um efeito negativo na saúde humana. No entanto, à luz da visão de esgotamento do bioma, a interação entre helmintos e humanos precisa ser reformulada como mutualística, pelo menos sob certas condições. Nesta visão, a "assistência" oferecida pelo helmintos no desenvolvimento de um sistema imunológico mais eficaz (menos propenso a doenças) pelo ser humano seria categorizada como um serviço.

RECONSTITUIÇÃO DE BIOMA: CONSIDERAÇÕES

À medida que o trabalho clínico nessa área prossegue para testar as idéias descritas acima a respeito dos efeitos da depleção e reconstituição do bioma sobre as doenças, vários fatores devem ser mantidos em mente. Em primeiro lugar, como o ecossistema do corpo humano evoluiu com vasta complexidade, parece improvável que as intervenções farmacêuticas tenham sucesso no tratamento eficaz de doenças associadas ao esgotamento do bioma. A reconstituição do bioma é intuitivamente a única alternativa disponível se de fato o esgotamento do bioma estiver na raiz do problema. Em segundo lugar, como a prevalência de condições com alta morbidade aparentemente associada à depleção do bioma é extremamente alta, pesquisas exaustivas e sistemáticas são urgentemente necessárias. Terceiro, porque os efeitos de algumas reações imunes patológicas podem ser irreversíveis e / ou podem ocorrer no início do desenvolvimento fetal (por exemplo, autismo), a avaliação da normalização profilática do bioma humano é necessária.

Algumas preocupações com a segurança do paciente podem ser levantadas conforme a reconstituição generalizada do bioma é considerada. De fato, apontamos vários fatores que podem ser contra-indicações para a reconstituição do bioma, incluindo imunossupressão causada por imunodeficiência ou por drogas imunossupressoras [15]. Além disso, muitas questões relacionadas à implementação da reconstituição do bioma ainda precisam ser respondidas (Quadro 4). Por exemplo, ainda não se sabe até que ponto a reconstituição do bioma afetará questões médicas universais, como envelhecimento, eficácia da vacina e a patogênese de doenças infecciosas comuns, como a gripe [15]. Assim, a reconstituição do bioma, pelo menos inicialmente, deve ser gerenciada por profissionais médicos. No entanto, dada (i) a vasta experiência apontando para a segurança de vários componentes do bioma (por exemplo, certos helmintos e o microbioma), (ii) as salvaguardas que serão necessariamente colocadas em prática para prevenir a propagação descontrolada de espécies infecciosas (ver anteriormente discussão) e (iii) as terríveis consequências do esgotamento do bioma sobre a saúde humana, parece imprudente adiar ainda mais os esforços imediatos com o objetivo de estabelecer a reconstituição do bioma.

Esses fatores foram descritos anteriormente [21] e se concentrarão no uso de helmintos. A resposta a essas perguntas provavelmente será afetada por variáveis ​​como idade do hospedeiro, gravidez, estado da doença, gênero, estado atual do bioma, estado do bioma materno do paciente e outros fatores.

Quais helmintos? A espécie ou combinação de espécies e a dose (quantidade e frequência de administração) de helmintos que são seguras e eficazes para o tratamento de doenças devem ser determinadas.

Quais doenças? No momento, ainda não se sabe quais doenças podem ser curadas ou efetivamente tratadas com a reconstituição do bioma, versus quais podem ser prevenidas, mas não curadas pela reconstituição do bioma. Além disso, parece provável que algumas doenças que respondem à reconstituição do bioma podem não ser previstas. Ou seja, alguns efeitos positivos da reconstituição do bioma podem surpreender a comunidade médica.

Profilaxia? Embora seja antecipado que a prevenção da doença com a reconstituição do bioma será mais fácil do que o tratamento, os requisitos necessários para prevenir a doença também precisarão ser avaliados, especialmente com o propósito de prevenir distúrbios do neurodesenvolvimento.

Quais pacientes? Os riscos versus os benefícios potenciais para reconstituir o bioma de pacientes que têm condições médicas (por exemplo, sistema imunológico suprimido, anemia e coagulopatia) que podem tornar a reconstituição do bioma mais arriscada precisam ser determinados.

Medicina individualizada? Se a reconstituição do bioma pode ser individualizada pode merecer atenção (ou seja, a reconstituição do bioma pode ser adaptada ao genótipo do paciente?).

Efeitos inesperados? O efeito da reconstituição do bioma na biologia humana precisará ser monitorado cuidadosamente, uma vez que pode ter um impacto em uma ampla gama de questões médicas. Por exemplo, a reconstituição do bioma pode alterar a eficácia de ferramentas médicas, como vacinas e medicamentos imunossupressores, e pode afetar processos como envelhecimento e resistência a doenças infecciosas.

O nível de dificuldade que pode ser encontrado ao normalizar o bioma vale a pena considerar. Felizmente, dados de estudos em roedores de laboratório sugerem que a prevenção de uma ampla gama de doenças alérgicas e autoimunes pode ser alcançada usando uma variedade de organismos [53]. Ainda mais encorajador foi a observação de que a colonização com uma variedade de helmintos foi suficiente para interromper a progressão da esclerose múltipla em humanos [36]. Em outras palavras, nenhum helmintos em particular foi necessário: as regras para reconstituição são aparentemente flexíveis. Consistente com esta visão, os dados da análise de imunidade em roedores selvagens [47, 48] indicam que o sistema imunológico "normal", livre das influências da medicina moderna e da tecnologia de tratamento de água, é altamente variável dependendo do ambiente. Assim, a imunidade "normal" provavelmente cobre uma gama muito ampla, sugerindo novamente que as regras para a reconstituição do bioma são bastante flexíveis. Assim, qualquer um de uma ampla gama de organismos ou combinação de tais organismos pode ser adequado para a reconstituição do bioma e a prevenção de doenças. Novamente, no entanto, espera-se que os esforços para tratar ou curar doenças sejam mais difíceis do que a prevenção [53], pelo menos em alguns casos.

Felizmente, os componentes reais de um 'Centro de Reconstituição de Bioma' (Fig. 2) podem ser prontamente montados em qualquer grande centro médico com recursos de pesquisa. Na verdade, esses componentes já estão presentes e disponíveis em qualquer grande centro médico acadêmico, embora normalmente não funcionem juntos para o tratamento de pacientes. Esses componentes necessários incluem (i) a capacidade de rastrear doadores, humanos ou não humanos, conforme necessário, dependendo dos organismos utilizados para a reconstituição do bioma, (ii) instalações de alojamento de animais conforme necessário, dependendo dos organismos utilizados para a reconstituição do bioma, (iii) conselhos de revisão apropriados para garantir a segurança do paciente, (iv) laboratórios clínicos para purificar com segurança os organismos para a reconstituição do bioma e (v) o pessoal administrativo e médico para tratar e monitorar os pacientes.

Um hipotético 'Instituto de Reconstituição e Manutenção de Biomas', cujos componentes necessários estão todos disponíveis em qualquer grande centro médico hoje. O desenvolvimento de um instituto ou centro de reconstituição de bioma requer apenas a reatribuição dos componentes disponíveis para novas tarefas. Espera-se que procedimentos semelhantes ou idênticos aos já estabelecidos sejam utilizados para credenciar laboratórios clínicos, avaliar tratamentos experimentais e fiscalizar o uso de animais. Este diagrama hipotético mostra a inclusão de transplantes de microbioma (por exemplo, transplantes de microbioma colônico), bem como a colonização com helmintos derivados de humanos e animais como parte de um centro. No entanto, na prática, os transplantes de microbioma podem ser relegados para uma área diferente, o uso de helmintos de mais de uma fonte pode revelar-se desnecessário e outros componentes do bioma (por exemplo, bactérias saprofíticas) também podem ser utilizados pelo centro para reconstituição do bioma

Um hipotético 'Instituto de Reconstituição e Manutenção de Biomas', cujos componentes necessários estão todos disponíveis em qualquer grande centro médico hoje. O desenvolvimento de um instituto ou centro de reconstituição de bioma requer apenas a reatribuição dos componentes disponíveis para novas tarefas. Espera-se que procedimentos semelhantes ou idênticos aos já estabelecidos sejam utilizados para credenciar laboratórios clínicos, avaliar tratamentos experimentais e fiscalizar o uso de animais. Este diagrama hipotético mostra a inclusão de transplantes de microbioma (por exemplo, transplantes de microbioma colônico), bem como a colonização com helmintos derivados de humanos e animais como parte de um centro. No entanto, na prática, os transplantes de microbioma podem ser relegados a uma área diferente, o uso de helmintos de mais de uma fonte pode revelar-se desnecessário e outros componentes do bioma (por exemplo, bactérias saprofíticas) também podem ser utilizados pelo centro para reconstituição do bioma

O campo da imunologia clínica é indiscutivelmente o campo médico que mais tem a ganhar com a apreciação da evolução da H. sapiens, e particularmente a coevolução das múltiplas espécies que compõem o bioma humano. Embora os efeitos da dieta alterada e exercícios na cultura industrializada sejam evidentes e bem compreendidos de uma perspectiva evolucionária, a prevenção desses efeitos está atolada em questões que envolvem educação do paciente, socialização e adesão. Em contraste, o campo da imunologia clínica pode ser energizado e habilitado de uma maneira que trata os pacientes de forma eficaz com a reconstituição do bioma para evitar doenças alérgicas e autoimunes, assim como os pacientes são tratados de forma eficaz com vacinas para prevenir doenças infecciosas.

Alguns podem argumentar que a aplicação generalizada de reconstituição de biomas será difícil de alcançar rapidamente. A infraestrutura médica atual é amplamente focada no desenvolvimento de terapêuticas protegidas por patentes controladas por empresas com grandes investimentos financeiros [53] e é voltado para o tratamento de doenças individuais, não na prevenção de amplas faixas de doenças [53].A reconstituição do bioma, em contraste, contém uma promessa de exposição de todos os indivíduos a organismos que ocorrem naturalmente ou variantes selecionadas desses organismos de uma forma que é necessária para a saúde humana. Tal exposição deve ser considerada um direito humano fundamental, digno de apoio governamental, e não uma opção para o desenvolvimento farmacêutico. Essa dicotomia e o fato de que os paradigmas na ciência e na medicina demoram para mudar [134] podem sugerir que a reconstituição do bioma é um sonho para um futuro distante. No entanto, com o pesado fardo da doença como força motriz, um "ponto de inflexão" pode ser alcançado rapidamente após o sucesso inicial de pioneiros no campo [21]. Essa visão aponta para um futuro brilhante e próximo tanto para a reconstituição do bioma quanto para a imunologia clínica.


Teorias evolucionárias de gêneroe reprodução sexual

A origem e manutenção do sexo e da recombinação não são facilmente explicadas pela seleção natural. A biologia evolutiva é incapaz de revelar por que os animais abandonariam a reprodução assexuada em favor de uma reprodução sexual mais cara e ineficiente. Exatamente como chegamos a dois gêneros separados - cada um com sua própria fisiologia? Se, como argumentaram os evolucionistas, há uma resposta materialista para tudo, então a pergunta deve ser respondida: Por que sexo? O sexo é produto de um acidente histórico ou produto de um Criador inteligente? O artigo atual analisa algumas das teorias atuais sobre por que a reprodução sexual existe hoje. No entanto, como essas teorias tentam corajosamente explicar por que o sexo existe agora, elas não explicam a origem do sexo. Sugerimos que não há explicação naturalística que possa explicar a origem e manutenção do sexo.

Introdução

Textos de iologia ilustram amebas em evolução em organismos intermediários, que então dão origem a anfíbios, répteis, mamíferos e, eventualmente, humanos. No entanto, nunca aprendemos exatamente quando ou como os sexos masculino e feminino independentes se originaram. Em algum lugar ao longo deste caminho evolutivo, machos e fêmeas foram necessários para garantir a procriação necessária para promover a existência de uma espécie particular. Mas como os evolucionistas explicam isso? Quando pressionados a responder a perguntas como, & ldquoDe onde os machos e as mulheres realmente vêm? & Rdquo & ldquoQual é a origem evolucionária do sexo ?, & rdquo os evolucionistas silenciam. Como poderia a natureza desenvolver um membro feminino de uma espécie que produz óvulos e está internamente equipada para nutrir um embrião em crescimento, enquanto ao mesmo tempo evolui um membro masculino que produz espermatozoides móveis? E, além disso, como esses gametas (óvulos e espermatozoides) convenientemente & ldquo evoluíram & rdquo de modo que cada um contenha metade o número normal de cromossomos de células somáticas (do corpo)? [As células somáticas se reproduzem através do processo de mitose, que mantém a espécie & rsquo padrão cromossômico número gametas são produzidos através do processo de meiose, que divide esse número pela metade. Teremos mais a dizer sobre os dois processos posteriormente.]

A evolução do sexo (e sua capacidade reprodutiva que a acompanha) não é um tópico favorito de discussão na maioria dos círculos evolucionários, porque não importa quantas teorias os evolucionistas invocem (e há várias), eles ainda devem superar o enorme obstáculo de explicar a origem da primeira mulher totalmente funcional e do primeiro homem totalmente funcional necessário para iniciar o processo. Em seu livro, A obra-prima da natureza: a evolução da genética e da sexualidade, Graham Bell descreveu o dilema da seguinte maneira:

& lsquoSex é a rainha dos problemas da biologia evolutiva. Talvez nenhum outro fenômeno natural tenha despertado tanto interesse, certamente nenhum semeou tanta confusão. Os insights de Darwin e Mendel, que iluminaram tantos mistérios, até agora falharam em lançar mais do que uma luz fraca e vacilante sobre o mistério central da sexualidade, enfatizando sua obscuridade por seu próprio isolamento. & Rsquo [1]

No mesmo ano em que Bell lançou seu livro, o conhecido evolucionista Philip Kitcher observou: & ldquoApesar de algumas sugestões engenhosas de darwinistas ortodoxos, não há uma história darwiniana convincente para o surgimento da reprodução sexual. & Rdquo [2] Os evolucionistas desde então admitiram livremente que a origem de gênero e reprodução sexual ainda permanece um dos problemas mais difíceis em biologia (ver, por exemplo, Maynard-Smith, 1986, p. 35). Em seu livro de 2001, O Gene Cooperativo, o evolucionista Mark Ridley escreveu (sob o título do capítulo & ldquoThe Ultimate Existential Absurdity & rdquo):

Em um artigo em Biociência em & ldquoHow Did Sex Come About?, & rdquo Julie Schecter comentou:

Esse & ldquomystery & rdquo do sexo merece uma consideração séria, à luz de sua prevalência & ldqualquerda & rdquo hoje.

& ldquo Malícia intelectual e confusão & rdquo& mdashor Design inteligente?

Os evolucionistas admitem livremente que a origem do processo sexual continua sendo um dos problemas mais difíceis da biologia. [5] Lynn Marguilis e Dorion Sagan propuseram uma solução simples, sugerindo que a herança mendeliana e o sexo foram um acidente histórico & mdashi.e. uma espécie de "resquício acidental" da era dos organismos unicelulares. Eles afirmam que a manutenção do sexo é, portanto, uma questão & ldquonocientífica & rdquo que & ldquo; leva à confusão e dano intelectual & rdquo. [6] Isso implica, entretanto, que o sexo é inútil, e que foi retido ao longo dos anos apenas por acidente. No entanto, mesmo os evolucionistas percebem a onipresença e a complexidade da reprodução sexual. Niles Eldridge, um evolucionista convicto do Museu Americano de História Natural, declarou: & ldquoSex ocorre em todos os principais grupos de vida. & Rdquo [7]

Mas porque é esse o caso? Os evolucionistas foram praticamente forçados a admitir que deve haver "vantagem quossômica" para um sistema tão fisiológica e energeticamente complexo quanto o sexo - como Mark Ridley admitiu quando escreveu: & ldquo. É altamente provável que o sexo tenha alguma vantagem, e que a vantagem é grande. O sexo não teria evoluído e sido mantido, a menos que tivesse algum vantagem & rdquo [8] (emp. adicionado). No entanto, encontrar e explicar essa vantagem parece ter iludido nossos colegas evolucionários. Sir John Maddox, que serviu por mais de 25 anos como o distinto editor da Natureza, o prestigioso jornal publicado pela Associação Britânica para o Avanço da Ciência (e que foi nomeado cavaleiro pela Rainha Elizabeth II em 1994 por & ldquomúltiplas contribuições para a ciência & rdquo), escreveu um livro incrível intitulado O que resta a ser descoberto em que ele abordou o tema da origem do sexo, e afirmou francamente:

O fato de que as vantagens do sexo & ldquo não são óbvias & rdquo é bem conhecido (embora talvez não seja frequentemente discutido) dentro da academia. J.F. Crow lamentou:

O que é esse & ldquopurpose & rdquo? E como a evolução (via seleção natural) pode explicar isso? Acontece que a mentalidade comum & ldquosurvival do mais apto & rdquo não pode começar a explicar o alto custo de primeiro evoluir, e depois manter, o aparelho sexual. A reprodução sexual requer que os organismos primeiro produzam e, em seguida, mantenham gametas (células reprodutivas, ou seja, espermatozoides e óvulos).

Além disso, vários tipos de fatores de incompatibilidade (como o fator Rh do sangue entre mãe e filho) transmitem mais & ldquocosmos & rdquo (alguns dos quais podem ser fatais) que são automaticamente inerentes a este meio de reprodução & ldquoexpenso & rdquo. Nos organismos sexuais, também podem surgir problemas com relação à rejeição do tecido entre a mãe e o embrião recém-formado. O sistema imunológico humano está vigilante na identificação de tecido estranho (como um embrião que carrega metade da informação genética masculina), mas os evolucionistas afirmam que o sistema reprodutivo humano & ldquoselectivamente evoluiu & rdquo este & ldquoelaborado, onipresente e caro & rdquo método de reprodução.

É nossa alegação, com base na evidência, que a complexidade, complexidade e conteúdo informativo associado à reprodução sexual exigem a conclusão de que o sexo não é nem um "acidente histórico histórico" resultando em bagagem evolucionária, nem um produto da própria evolução orgânica, mas sim o produto de um Criador inteligente.

Da reprodução assexuada à sexual& mdashA Origem do Sexo

Muitos organismos unicelulares se reproduzem assexuadamente. Se todos nós descendemos dessas criaturas unicelulares, como sugeriram Margulis e Sagan, então por que o método simples, porém eficiente de reprodução assexuada foi posto de lado em favor da reprodução sexuada? Dobzhansky e seus co-autores comentaram sobre essa dificuldade irônica em seu livro, Evolução:

A reprodução assexuada é a formação de novos indivíduos a partir de células de apenas um dos pais, sem formação de gametas ou fertilização por outro membro da espécie. A reprodução assexuada, portanto, não requer um pai produtor de óvulos e um pai produtor de esperma. Um único pai é tudo o que é necessário. A esporulação (a formação de esporos) é um método de reprodução assexuada entre os protozoários e certas plantas. Um esporo é uma célula reprodutiva que produz um novo organismo sem fertilização. Em certas formas inferiores de animais (por exemplo, hidra) e em leveduras, o brotamento é uma forma comum de reprodução assexuada, pois uma pequena protuberância na superfície da célula-mãe aumenta de tamanho até que uma parede se forme para separar o novo indivíduo (o botão ) do pai. A regeneração é outra forma de reprodução assexuada que permite que organismos (por exemplo, estrelas do mar e salamandras) substituam partes feridas ou perdidas.

Enquanto lutavam para explicar a existência da reprodução sexual na natureza, os evolucionistas sugeriram quatro teorias diferentes (e às vezes contraditórias), conhecidas na literatura como: (1) o princípio da loteria (2) a hipótese do banco confuso (3) o vermelho Hipótese Queen e (4) a Hipótese de Reparo de DNA. Gostaríamos de discutir cada um brevemente.

O princípio da loteria

O princípio da loteria foi sugerido pela primeira vez pelo biólogo americano George C. Williams em sua monografia, Sexo e evolução. [12] A ideia de Williams era que a reprodução sexual introduzia a variedade genética para permitir que os genes sobrevivessem em ambientes novos ou mutantes. Ele usou a analogia da loteria para transmitir o conceito de que a criação assexuadamente seria como comprar um grande número de bilhetes para uma loteria nacional, mas dando a todos o mesmo número. Sexual a reprodução, por outro lado, seria como comprar um pequeno número de bilhetes, mas dando a cada um deles um número diferente.

A ideia essencial por trás do Princípio da Loteria é que, uma vez que o sexo introduz variabilidade, os organismos teriam uma chance melhor de produzir descendentes que sobreviveriam se reproduzissem uma variedade de tipos, em vez de apenas mais do mesmo. O ponto que está sendo defendido por aqueles que defendem o Princípio da Loteria é que, em sua opinião, a reprodução assexuada é mal equipada para se adaptar às condições ambientais que mudam rapidamente devido ao fato de que os descendentes são duplicatas exatas (ou seja, clones) de seus pais, e portanto, possuem inerentemente menos variação genética - variação que, em última análise, poderia levar a uma adaptabilidade radicalmente melhorada e a uma probabilidade muito maior de sobrevivência). Como Carl Zimmer escreveu sob o título de & ldquoEvolution from Within & rdquo em seu volume, Parasita Rex: & ldquoUma linha de clones pode se dar bem em uma floresta, mas e se essa floresta se transformar em uma pradaria ao longo de alguns séculos? O sexo trouxe as variações que podem permitir que os organismos sobrevivam às mudanças. & Rdquo [13] Matt Ridley acrescentou:

Seria "duas vezes tão bom" ou "duas vezes mais adequado", é claro, porque tinha o dobro da dotação genética (tendo recebido metade de cada um dos pais). Como Reichenbach e Anderson resumiram a questão:

É essa “quodiversidade na espécie”, de acordo com o princípio, que ajuda um organismo a manter sua vantagem competitiva na luta da natureza pela “sobrevivência do mais apto”. Mas o Princípio da Loteria tem passado por tempos difíceis ultimamente. Isso sugere que o sexo seria favorecido por um variável ambiente, mas uma inspeção próxima da distribuição global do sexo revela que onde os ambientes estão estábulo (como nos trópicos), sexual a reprodução é mais comum. Em contraste, em áreas onde o ambiente é instável (como em grandes altitudes ou em pequenos corpos ou água), assexual a reprodução é abundante.

A Hipótese do Tangled Bank

A hipótese do Tangled Bank sugere que o sexo evoluiu para preparar a prole para o mundo complicado ao seu redor. A fraseologia & ldquotangled bank & rdquo vem do último parágrafo de Darwin & rsquos Origem das especies, no qual ele se referiu a uma grande variedade de criaturas competindo por luz e comida em um banco & ldquotangled. & rdquo De acordo com este conceito, em qualquer ambiente onde exista intensa competição por espaço, comida e outros recursos, um prêmio é colocado na diversificação. . Como Zimmer descreveu:

A hipótese de Tangled Bank, no entanto, também passou por tempos difíceis. Em seu livro, Evolução e comportamento humano, John Cartwright concluiu:

De fato, a evidência sugere que as espécies permanecem por longos períodos de tempo sem mudar muito. Considere a seguinte admissão à luz desse ponto. De acordo com Margulis e Sagan, as bactérias "evoluíram" de forma que, em última análise, seriam responsáveis ​​pela reprodução sexual. No entanto, se for esse o caso, por que, então, as próprias bactérias permaneceram virtualmente inalteradas & mdash de um ponto de vista evolucionário & mdash por bilhões de anos de história da Terra? Em seu livro, Evolução dos organismos vivos, o eminente zoólogo francês Pierre-Paul Grass levantou exatamente esse ponto.

Além disso, deve-se notar que hoje ainda vemos organismos que se reproduzem assexuadamente, bem como organismos que se reproduzem sexualmente - o que levanta a questão óbvia: por que alguns organismos continuam a se reproduzir assexuadamente, enquanto outros têm & ldquoevoluido & rdquo a capacidade de se reproduzir sexualmente? Não devemos os organismos assexuados já & ldquonados & rdquo variedade genética para permitir que os genes sobrevivam em ambientes mutáveis ​​ou novos (o princípio da loteria)? Eles nunca & ldquonaram & rdquo para preparar seus descendentes para o mundo complicado ao seu redor (a hipótese do banco emaranhado)?

A Hipótese da Rainha Vermelha

A hipótese da Rainha Vermelha foi sugerida pela primeira vez por Leigh Van Valen em um artigo intitulado & ldquoA New Evolutionary Law & rdquo em Teoria da evolução. [19] Sua pesquisa sugeriu que a probabilidade de organismos se extinguirem não tem relação com quanto tempo eles já podem ter sobrevivido. Em outras palavras, como Cartwright colocou: & ldquoÉ um pensamento sério que a luta pela existência nunca fica mais fácil, por mais bem adaptado que um animal possa se tornar, ele ainda tem a mesma chance de extinção que uma espécie recém-formada. & Rdquo [20] Biólogos passou a se referir ao conceito como a hipótese da rainha vermelha, em homenagem ao personagem de Lewis Carroll e rsquos Através do espelho que levou Alice em uma longa corrida que realmente não levou a lugar nenhum. Como a rainha disse à pobre Alice, & ldquoAgora, aqui, você vê, é preciso toda a corrida que você pode fazer para se manter no mesmo lugar. & Rdquo Pense nisso como uma & ldquo corrida armamentista quogenética & rdquo em que um animal deve constantemente enfrentar o desafio genético de ser capaz de perseguir sua presa, escapar de predadores e resistir a infecções de organismos causadores de doenças. No mundo da Rainha Vermelha, os organismos precisam correr rápido - apenas para ficar parados! Ou seja, eles precisam constantemente & ldquorun para tentar melhorar & rdquo (e o desenvolvimento do sexo seria uma maneira de conseguir isso). No entanto, isso não fornece nenhuma garantia automática de vencer a luta conhecida como & ldquosurvival of the mais apto. & Rdquo & ldquoNature & rdquo, disse o eminente poeta britânico Lord Tennyson, é & ldquedido em dentes e garras. & Rdquo Atualmente, a hipótese da Rainha Vermelha parece ser a favorita de evolucionistas de todo o mundo na tentativa de explicar a razão do & ldquowhy & rdquo do sexo.

A Hipótese de Reparo de DNA

Pense sobre isso. Por que os bebês nascem jovens? Pergunta estúpida - com uma resposta evidente, certo? Os evolucionistas sugerem o contrário. O ponto da questão é este. Nossas células somáticas (do corpo) envelhecem. Ainda assim, as células de um recém-nascido tiveram seus relógios & ldquoset de volta. & Rdquo As células somáticas morrem, mas a linhagem germinativa parece ser praticamente imortal. Por que isso acontece? Como as pessoas & ldquoold & rdquo podem produzir bebês & ldquoyoung & rdquo? Em um artigo marcante publicado em 1989, Bernstein, Hopf e Michod sugeriram que haviam descoberto a resposta:

O DNA pode ser danificado de pelo menos duas maneiras. Primeiro, a radiação ionizante ou produtos químicos mutagênicos podem alterar o código genético. Ou, segundo, uma mutação pode ocorrer por meio de erros durante o próprio processo de replicação. A maioria das mutações é deletéria (ver Cartwright [22]). Em um organismo assexuado, por definição, qualquer mutação que ocorra em uma geração será transmitida automaticamente para a próxima. Em seu livro, A Rainha Vermelha, [23] Matt Ridley comparou isso ao que ocorre quando você copia um documento, depois copia a fotocópia e, em seguida, copia essa fotocópia, etc. Eventualmente, a qualidade se deteriora gravemente. Os organismos assexuados, à medida que continuam a acumular mutações, enfrentam a desagradável perspectiva de eventualmente se tornarem incapazes de se reproduzir e inviáveis ​​- nenhum dos quais seria útil para a evolução. [Comumente conhecido como hipótese Muller & rsquos Ratchet, o mecanismo opera como uma catraca descendente em populações assexuadas com qualquer mutação deletéria que ocorre em um organismo transmitido verticalmente.]

Mas a reprodução sexuada permite que a maioria das plantas e animais criem descendentes com boas cópias de dois genes via cruzamento e, portanto, ajudaria a eliminar essa catraca descendente, uma vez que as mutações, embora ainda possam ser transmitidas de uma geração para a próxima, não seriam necessariamente expresso na próxima geração (uma mutação deve aparecer nos genes de Ambas pais antes de ser expressa na prole). Como Cartwright colocou:

Mas, como Cartwright passou a admitir: & ldquoEsta teoria tem seus problemas e críticas. & Rdquo [25] Um desses problemas, expresso por Mark Ridley (nenhum parente de Matt), é: & ldquoNós não sabemos com certeza se o sexo existe para eliminar os genes ruins. & rdquo [26] Não, certamente não! E, de fato, estão começando a surgir evidências de que talvez a própria hipótese de reparo do DNA precise de um & ldquorepair. & Rdquo Como Maddox observou:

Não devemos esquecer um fato importante ao longo de tudo isso: essas teorias tentam corajosamente explicar porque o sexo existe agora, mas eles não explicam a origem de sexo. Como, exatamente, a natureza realizou a & ldquoinvenção & rdquo do processo maravilhoso que conhecemos como sexo? Ao abordar esta mesma questão, Maddox perguntou interrogativamente:

Exatamente nosso ponto! Uma coisa é desenvolver uma teoria ou hipótese para explicar algo que já existe, mas é outra totalmente diferente desenvolver uma teoria ou hipótese para explicar porque aquele algo (neste caso, sexo) existe. Como Mark Ridley a contragosto admitiu: & ldquoSex não é usado simplesmente por falta de alternativa. Nada, em um sentido evolutivo, forças organismos que se reproduzem sexualmente & rdquo [29] [emp. adicionado].

Talvez Cartwright tenha resumido bem a questão quando disse: & ldquoTalvez não haja uma explicação única para a manutenção do sexo em face de custos severos. & Rdquo [30] Visto que ele está falando de uma explicação estritamente naturalística, concordaríamos plenamente. Mas gostaríamos de sugerir que não há explicação naturalista para a origem ou manutenção do sexo.

POR QUE SEXO?

Por que, então, o sexo existe? Em seu livro de 2001, Evolução: o triunfo de uma ideia, Carl Zimmer admitiu:

Do ponto de vista evolucionário, o sexo é definitivamente uma “forma ineficiente de se reproduzir”. Rdquo Pense em todas as implicações do processo sexual, incluindo a complexidade envolvida na reprodução da informação carregada no DNA. É a complexidade desse processo e a maneira como é copiado de geração em geração que praticamente levou Mark Ridley à distração em O gene cooperativo.

Novamente, de um ponto de vista evolucionário, o sexo seria considerado & ldquoabsurd. & Rdquo Mas de um Projeto ponto de vista, não é nada menos que incrível!

No entanto, há uma questão ainda mais importante do que porque o sexo existe. Quão o sexo passou a existir? A evolução depende da mudança (a palavra inglesa & ldquoevolution & rdquo deriva do latim evolvere, significando & ldquoto unroll, para alterar & rdquo). Obviamente, se tudo permanecesse igual, não haveria evolução. Os evolucionistas acreditam que as forças motrizes por trás da evolução são a seleção natural e as mutações genéticas que ocorrem ao longo de longos períodos de tempo geológico (ver Peter Ward [33]). As mutações são principalmente o resultado de erros que ocorrem durante a replicação do DNA. Existem três tipos diferentes de mutações: benéficas, deletérias e neutras (ver Mayr [34]). Mutações neutras (que reconhecidamente ocorrem) são, como seu nome indica, & ldquoneutral. & Rdquo Elas não & ldquopropel & rdquo a evolução para a frente de nenhuma maneira significativa. Mutações deletérias & ldquow serão selecionadas e serão eliminadas no devido tempo & rdquo [35] Isso, então, deixa mutações benéficas, que, de acordo com os evolucionistas, são incorporadas às espécies por seleção natural, resultando eventualmente em novos e diferentes organismos.

Mas o que tudo isso tem a ver com a origem do sexo? Os evolucionistas aderem à visão de que os primeiros organismos na Terra foram assexual, e, portanto, eles acreditam que, durante bilhões de anos de história da Terra, organismos assexuados experimentaram inúmeras mutações benéficas que os levaram a evoluir para sexual organismos. Mas a mudança de um procarioto unicelular assexuado (como uma bactéria) em um eucarioto multicelular sexual não seria um processo & ldquomagical & rdquo realizado por apenas algumas mutações benéficas bem escolhidas (como se a natureza tivesse o poder de & ldquochoose & rdquo qualquer coisa!). Na verdade, o oposto seria verdadeiro. Por quê então? Ernst Mayr, que inegavelmente se classifica como o taxonomista evolucionário mais eminente do mundo, observou em seu livro, O que é evolução: & ldquoQualquer mutação que induz mudanças no fenótipo [a constituição física externa de um organismo-BT / BH] será favorecida ou discriminada pela seleção natural. A ocorrência de novas mutações benéficas é bastante rara& rdquo [36] [emp. adicionado]. Mutações benéficas (a saber, aquelas que fornecem informações adicionais e instruções para o organismo) são de fato & ldquor bastante raras & rdquo Além disso, como os evolucionistas são conhecidos por admitir com bastante franqueza, as mutações que afetam o fenótipo quase sempre são prejudicial (veja Crow [37] Cartwright [38]). O famoso geneticista da Universidade de Stanford, Luigi Cavalli-Sforza (que é o chefe do Projeto Genoma Humano Internacional), abordou esse fato quando escreveu:

Ao abordar a completa ineficácia das mutações como um alegado mecanismo evolutivo, o Dr. Grass observou:

Grass não é o único evolucionista proeminente a ter tal visão em relação às mutações como uma força motriz ineficaz para a evolução. Em um discurso apresentado no Hobart College há vários anos, o falecido paleontólogo de Harvard Stephen Jay Gould falou de uma forma um tanto militante sobre o assunto quando disse:

Tudo isso levanta a questão: se as mutações são não a causa da mudança evolutiva, então o que é?

O problema da origem do sexo, entretanto, envolve mais do que & ldquojust & rdquo o fato de mutações benéficas raras e suas primas muito mais frequentes, as mutações prejudiciais e deletérias. Existe o problema adicional relacionado aos dois tipos diferentes de divisão celular que mencionamos anteriormente - mitose e meiose. Durante a mitose, tudo dos cromossomos são copiados e passados ​​da célula-mãe para as células-filhas. A meiose (do grego que significa dividir), por outro lado, ocorre apenas nas células sexuais (ou seja, óvulos e esperma) durante este tipo de replicação, apenas metade do material cromossômico é copiado e passado adiante. [Para uma descrição excelente e atualizada do complicado processo de duas partes pelo qual ocorre a meiose, consulte Mayr [42]]. Uma vez que a meiose tenha ocorrido,

São exatamente esses fatos & mdasht que a meiose supostamente & ldquoevolveu & rdquo a capacidade de reduzir pela metade o número de cromossomos (mas apenas para gametas), e que ele realmente pode fornecer um novo material & ldquimitado & rdquo & mdash que torna o processo meiótico tão incrível. E a natureza crítica da meiose para a vida como a conhecemos foi reconhecida (embora talvez a contragosto) até mesmo pelos evolucionistas. Margulis e Sagan, por exemplo, escreveram:

Esses dois evolucionistas admitiram que a meiose é crítica para a reprodução sexual. Ainda em seu volume, Verdades inclinadas, eles afirmaram inequivocamente que o sexo meiótico evoluiu & ldquo520 milhões de anos atrás. & rdquo [45] Como, digamos, as bactérias que deveriam ser responsáveis ​​pela evolução do sexo poderiam ter & ldquostabilizado um bilhão de anos atrás & rdquo (como Grass observou que fizeram) , e então 500 milhões de anos depois de essa estabilização, sofreu mutação o suficiente para & ldquoevolver & rdquo o penoso processo de meiose? Em algum ponto, os autores devem ser questionados quanto ao fundamento lógico de seu pensamento? Leia atentamente o seguinte cenário, conforme estabelecido no livro de Jennifer Ackerman & rsquos 2001, Oportunidade na Casa do Destino, e, ao fazer isso, concentre-se nos itens que colocamos em negrito com o objetivo de chamar a atenção do leitor para a natureza & ldquojust-so & rdquo do relato oferecido.

As primeiras células sexuais poderia foi. Por acaso, algum pode ter sido. Possivelmente alguns foram. Hora extra, a. Não é de admirar que, em seus momentos mais sinceros, os evolucionistas admitam, como Ackerman acabou fazendo, que & ldquow quando se trata de sexo, habitamos um mistério. & Rdquo [47]

Observe, no entanto, a admissão de Margulis e Sagan de que & ldquomeiose parece estar conectada com a diferenciação complexa de células e tecidos. & Rdquo De fato, & mdashagora! Mas como um processo tão incrivelmente complexo como a meiose começou? O que (ou, melhor ainda, Quem) & ldquointricatly conectou-o com células complexas e diferenciação de tecidos & rdquo? Com todo o respeito, não existe um evolucionista no planeta que tenha sido capaz de apresentar uma explicação adequada (muito menos crível) sobre como as células somáticas se reproduzem por mitose (mantendo assim o número cromossômico padrão da espécie em cada célula), enquanto os gametas são produzidos por meiose - em que esse número de cromossomos é reduzido à metade, de modo que, na união dos gametas masculino e feminino durante a reprodução, o número padrão é restabelecido.

Conclusão

Lewis Thomas, o médico conceituado que serviu por muitos anos como presidente e chanceler do prestigioso Sloan-Kettering Cancer Center em Manhattan, não conseguiu conter seu entusiasmo nem seus elogios ao sistema que conhecemos como "reprodução quossexual". livro dele, A Medusa e o Caracol, ele escreveu sobre o & ldquomiracle & rdquo de como um espermatozóide se forma com um óvulo para produzir a célula que conhecemos como zigoto, que, nove meses depois, se tornará um ser humano recém-nascido. Ele concluiu:

O dinheiro do Dr. Thomas está perfeitamente seguro. Ninguém foi capaz de explicar & mdash de um ponto de vista evolutivo & mdash a origem do sexo, a origem do processo meiótico incrivelmente complexo que torna o sexo possível ou o desenvolvimento intrincado do embrião (que é uma maravilha do design). Na concepção, os cromossomos herdados do espermatozóide são emparelhados com os cromossomos herdados do óvulo para dar ao novo organismo seu complemento cromossômico completo. Os teóricos da evolução pedem que acreditemos que ocorrências aleatórias e fortuitas trouxeram esse processo maravilhosamente interdependente de, primeiro, dividir a informação genética em metades iguais e, segundo, recombinar por meio da reprodução sexual. Não só é necessário um processo intrincado para produzir um espermatozóide ou óvulo em primeiro lugar via meiose, mas outro mecanismo igualmente intrincado também é necessário para reunir a informação genética durante a fertilização a fim de produzir o zigoto, que se tornará o embrião, que se tornará o feto, que eventualmente se tornará o recém-nascido. A ideia de que tudo isso & ldquojust evoluiu & rdquo é indigna de consideração ou aceitação, especialmente à luz das evidências agora disponíveis.

A maneira altamente complexa e intrincada com que o corpo humano reproduz a descendência não é uma questão de mero acaso ou um papel de sorte dos dados. & Rdquo Em vez disso, é o produto de um Criador inteligente. Albert Einstein disse isso bem quando afirmou: & ldquoDeus não joga dados com o universo. & Rdquo [49]


Pesquisa Pesquisa

A pesquisa nos ajuda a entender melhor as doenças e pode levar a avanços no diagnóstico e tratamento. Esta seção fornece recursos para ajudá-lo a aprender sobre a pesquisa médica e as maneiras de se envolver.

Recursos de pesquisa clínica

  • ClinicalTrials.gov lista os estudos relacionados à esclerose lateral amiotrófica. Clique no link para ir para ClinicalTrials.gov para ler as descrições desses estudos.

Registro de Pacientes

  • O Consórcio de Pesquisa Clínica em Esclerose Lateral Amiotrófica e Doenças Relacionadas ao Desenvolvimento Terapêutico (CREATE) é um grupo integrado de centros médicos acadêmicos, organizações de apoio ao paciente e recursos de pesquisa clínica dedicados à realização de pesquisas clínicas envolvendo formas esporádicas e familiares de esclerose lateral amiotrófica frontotemporal demência (FTD), esclerose lateral primária (PLS), paraplegia espástica hereditária (HSP) e atrofia muscular progressiva (PMA). O Consórcio CREATE possui um cadastro de contatos para pacientes que desejam ser contatados sobre oportunidades de pesquisas clínicas e atualizações sobre o andamento dos projetos de pesquisa.


Evolução do envelhecimento como um emaranhado de compensações: energia versus função

Apesar do enorme progresso nos últimos anos, nossa compreensão da evolução do envelhecimento ainda é incompleta. Um paradigma dominante afirma que o envelhecimento evolui devido às demandas de energia concorrentes de reprodução e manutenção somática, levando ao acúmulo lento de danos celulares não reparados com a idade. No entanto, a centralidade dos trade-offs de energia no envelhecimento tem sido cada vez mais desafiada à medida que estudos em diferentes organismos desvincularam o trade-off entre reprodução e longevidade. Uma teoria emergente é que o envelhecimento é causado por processos biológicos que são otimizados para funções no início da vida, mas se tornam prejudiciais quando continuam a ocorrer sem diminuir na idade avançada. Essa ideia se baseia na compreensão de que a regulação da expressão gênica no início da vida pode falhar na idade avançada porque a seleção natural é muito fraca para otimizá-la. A evidência empírica apóia cada vez mais a hipótese de que a expressão gênica subótima na idade adulta pode resultar em mau funcionamento fisiológico que leva à senescência do organismo. Argumentamos que o atual estado da arte no estudo do envelhecimento contradiz a visão amplamente aceita de que os trade-offs de energia entre crescimento, reprodução e longevidade são a base universal da senescência. Pesquisas futuras devem se concentrar em compreender a contribuição relativa de compensações de energia e função para a evolução e expressão do envelhecimento.

1. Introdução

Na verdade, é notável que, após um feito aparentemente milagroso de morfogênese, um metazoário complexo seja incapaz de realizar a tarefa muito mais simples de apenas manter o que já está formado.

O envelhecimento, ou senescência, é uma deterioração fisiológica de um organismo com o avançar da idade, o que reduz o desempenho reprodutivo e aumenta a probabilidade de morte [1,2]. Apesar do fato de que o envelhecimento reduz a aptidão darwiniana, é onipresente e representa uma parte integrante do curso de vida da maioria das espécies na Terra [2,3]. Originalmente, acreditava-se que o envelhecimento se restringia apenas a humanos, animais em cativeiro e gado porque os animais na natureza morrem de predação, competição e parasitas antes de senescer. Portanto, previa-se que o envelhecimento estava em grande parte fora do reino da seleção natural. No entanto, essa visão foi derrubada nos últimos anos por uma série de estudos pendentes em populações naturais que demonstraram definitivamente que o envelhecimento também ocorre na natureza e é muito comum (revisado em [3]). No entanto, há uma diversidade notável nos padrões de envelhecimento em toda a árvore da vida, com algumas espécies mostrando taxas insignificantes de senescência na reprodução específica por idade, mortalidade ou em ambas [4]. Para explicar essa variação, biólogos evolucionistas e biogerontólogos têm buscado entender por que o envelhecimento evolui, o que determina a variação na expectativa de vida e nas taxas de envelhecimento, quais são as causas proximais do envelhecimento e elas são conservadas evolutivamente? Tal compreensão requer uma abordagem integrada na qual conceitos evolutivos são usados ​​para guiar a pesquisa sobre os mecanismos do envelhecimento, enquanto o conhecimento dos mecanismos é então usado para apoiar ou rejeitar diferentes teorias evolutivas.

2. Por que os organismos envelhecem?

Esta questão-chave e duradoura requer qualificação: estamos perguntando as razões precisas pelas quais você ou eu podemos estar envelhecendo ou, alternativamente, por que o envelhecimento evoluiu em primeiro lugar? O fracasso em distinguir claramente entre essas questões imediatas e últimas, e por que isso é importante, pode-se argumentar que resultou em uma grande confusão no estudo mais amplo do envelhecimento. O objetivo desta revisão é casar essas abordagens e facilitar uma compreensão mais completa da biologia do envelhecimento, integrando os avanços mecanicistas mais recentes com a teoria da evolução. Com isso, promoveremos a ideia de que essas abordagens são complementares, sinérgicas e podem ajudar no desenvolvimento da teoria da história de vida específica para cada idade.

As teorias evolutivas do envelhecimento foram extensivamente revisadas [1,2,5,6] e são apenas brevemente resumidas aqui. Essas teorias baseiam-se no axioma de que a seleção maximiza a aptidão, não necessariamente a expectativa de vida. Portanto, o envelhecimento está associado a processos seletivos para construir veículos para uma reprodução bem-sucedida [7,8]. A ideia-chave que sustenta a teoria evolucionária do envelhecimento é que a força da seleção natural em uma característica declina após a maturação sexual e com o avanço da idade [9-13], resultando na famosa "sombra de seleção" de Haldane [14] (figura 1). Isso ocorre porque a mortalidade extrínseca não relacionada ao envelhecimento reduz a probabilidade de reprodução tardia e indivíduos idosos na população já produziram uma grande parte de sua reprodução ao longo da vida e transmitiram seus genes, resultando em um declínio nos gradientes de seleção sobre mortalidade e fertilidade [11–13,17]. Esse insight único e fundamentalmente importante levou à formulação das principais teorias do envelhecimento.

Figura 1. A força da seleção específica para a idade é maximizada durante o desenvolvimento pré-reprodutivo, mas diminui após a maturação sexual com o avanço da idade adulta e chega a zero na idade da última reprodução [11–13,15]. As cores ao longo da linha de gradiente de seleção representam o efeito de um alelo antagônico pleiotrópico (AP) na aptidão ao longo da vida, desde o verde positivo no início da vida até o vermelho fortemente negativo no final da vida. O sombreamento do fundo representa o efeito de um alelo AP na expectativa de vida ao longo do curso de vida, do branco neutro ao preto fortemente negativo. O alelo AP clássico, conforme imaginado por Williams [10], terá um efeito positivo no condicionamento físico durante o desenvolvimento, mas um efeito negativo no condicionamento físico na idade avançada. No entanto, os efeitos de tal alelo AP na expectativa de vida irão variar ao longo do curso de vida, dependendo se a compensação entre a expectativa de vida e outras características relacionadas ao condicionamento físico é baseada na energia ou função. O efeito negativo na expectativa de vida pode resultar da alocação competitiva de energia entre desenvolvimento, crescimento e reprodução, por um lado, e manutenção somática, por outro lado, resultando em compensações de energia, conforme sugerido pela teoria do "soma descartável" [16]. Sob os trade-offs de energia, o acúmulo de danos devido ao reparo insuficiente começa cedo na vida e se acumula ao longo dos tempos até a morte de um organismo e a extensão da vida útil é sempre cara. No entanto, os trade-offs funcionais resultam da regulação subótima da expressão gênica na vida adulta, resultando em função fisiológica subótima. Sob trade-offs funcionais, otimizar a expressão gênica na idade adulta melhora a aptidão e a expectativa de vida, sem custos de desenvolvimento. (Versão online em cores.)

Acúmulo de mutação: neste, mutações com efeitos tardios podem se acumular e ser transmitidas pela linha germinativa [9]. O envelhecimento ocorre aqui devido ao somatório de efeitos deletérios adquiridos aleatoriamente que se manifestam apenas no final da vida [18]. Seguindo a premissa da "sombra de seleção", o envelhecimento em idades avançadas tem relativamente pouco impacto sobre a aptidão geral de um organismo. As primeiras formulações de MA assumiam 'janelas' estreitas para efeitos mutacionais durante o curso de vida do organismo, e modelos baseados em tais suposições previam um rápido aumento na mortalidade após o fim da reprodução, ou 'paredes da morte' que raramente são vistas na natureza . Modelos subsequentes consideraram a possibilidade de efeitos mutacionais positivos em classes de idade adjacentes e exploraram até que ponto o MA poderia ocorrer mesmo se os genes responsáveis ​​pelo envelhecimento tivessem efeitos levemente deletérios no início da vida [6,19,20]. Esses modelos possibilitaram a vida pós-reprodutiva, um aumento mais gradual da taxa de mortalidade com a idade e um declínio nas taxas de mortalidade em idade muito avançada.A teoria MA não faz suposições específicas sobre quais tipos de vias devem sustentar o envelhecimento, uma vez que o acúmulo de efeitos mutacionais poderia, em teoria, ocorrer em loci aleatórios. MA tem algum suporte (revisado em [21]), embora discussões recentes tenham destacado que pode não ser consistente com a descoberta das vias de sinalização molecular que potencialmente sustentam o envelhecimento em muitos grupos de animais e parecem estar evolutivamente conservadas [21-23] .

Pleiotropia antagonista: é a teoria evolutiva do envelhecimento que reconhece que os genes geralmente têm efeitos múltiplos ou pleiotrópicos e que um efeito benéfico de um gene no início da vida de um organismo pode ser fortemente selecionado, mesmo se esse gene causar um efeito negativo mais tarde na vida [10]. Como os gradientes de seleção na sobrevivência e na fertilidade diminuem com a idade, os efeitos benéficos no início da vida são provavelmente selecionados de forma fortemente positiva, e os efeitos deletérios no final da vida podem persistir porque a seleção é fraca e não pode eliminá-los. A pleiotropia antagonística (AP) enfatiza a importância e a inevitabilidade dos trade-offs entre os diferentes traços da história de vida no início e no fim da vida. Para verificar se MA ou AP era o paradigma dominante, muitos estudos examinaram se o maior sucesso na reprodução no início da vida está inevitavelmente associado à diminuição da expectativa de vida ou aumento do envelhecimento. Os experimentos de evolução de laboratório selecionaram com sucesso o aumento da aptidão na idade avançada e observaram a diminuição da aptidão na infância como uma resposta correlacionada [24,25], de acordo com a teoria AP. Outros selecionaram diretamente para aumentar a sobrevivência e observaram diminuição da produção reprodutiva [26]. A identificação de alelos individuais com efeitos AP também fortaleceu o suporte [27-29]. Como observado acima, Williams sugeriu originalmente os tipos de loci que poderiam mostrar efeitos antagônicos e, embora a princípio um conceito abstrato, a descoberta de genes com o perfil apropriado de efeitos antagônicos fornece suporte intrigante para AP. Um exemplo é encontrado no peixe cauda de espada (Xiphophorus cortezi), em que os indivíduos que carregam o dominante Xmrk oncogene simultaneamente aumentou o risco de melanoma e uma vantagem seletiva de tamanho [30].

3. Compensações de energia entre crescimento, reprodução e longevidade

Embora a lógica da teoria AP do envelhecimento [10] seja direta, apoiada por modelagem matemática [11] e genética quantitativa e molecular [2,27], ela não explica quais processos fisiológicos realmente resultam na senescência do organismo. Conectar explicações evolutivas e mecanicistas para o envelhecimento é importante porque (i) esse conhecimento constrói uma compreensão geral do processo de envelhecimento, (ii) saber quais processos fisiológicos contribuem para a senescência do organismo pode fornecer testes poderosos da teoria final do envelhecimento. Talvez o relato fisiológico / mecanístico mais realizado da AP até o momento seja a teoria do envelhecimento do "soma descartável" (DST) [7,16,31]. Embora este modelo tenha sido desenvolvido como uma teoria evolucionária independente do envelhecimento, e às vezes é apresentado como tal na literatura ao lado de MA e AP, concordamos com muitos pesquisadores nas áreas de biologia evolutiva, ecologia e biogerontologia que o DST representa uma explicação fisiológica de AP.

A premissa do DST é que a maioria dos organismos se desenvolve em ambientes nos quais os recursos são limitados pelo menos durante alguma parte de suas vidas. Como o crescimento, a reprodução e a manutenção somática requerem energia, é razoável esperar que recursos limitados sejam alocados entre essas diferentes características para maximizar a aptidão. Esses são os trade-offs de energia que fundamentam o DST e, mais amplamente, a própria teoria da história de vida [32]. O dano celular ocorre constantemente e pode resultar de dano direto ao genoma e do acúmulo de compostos protéicos insolúveis que interferem na função celular. Embora os organismos possuam muitos mecanismos de manutenção e reparo que podem ser implantados para o reparo do genoma, bem como para dobrar ou limpar proteínas mal dobradas, pode ser benéfico investir em tal manutenção e reparo apenas para maximizar a função do organismo durante o período esperado de vida, que será determinado pelo risco de mortalidade ambiental [31]. Não há benefício em investir em alta fidelidade e manutenção e reparo de longo prazo para produzir um organismo que apresenta senescência insignificante, mas que tem grande probabilidade de ser rapidamente predado ou morto por patógenos.

(a) O aumento da reprodução acelera o envelhecimento e vice-versa

Existem inúmeras evidências que apóiam a existência de trade-offs genéticos entre a aptidão na primeira e na terceira idade. Estudos clássicos de evolução experimental em Drosófila revelou correlações genéticas negativas no início e no fim da vida para adequação, selecionando moscas para a idade precoce ou tardia de reprodução [15,33,34]. Estudos de acompanhamento em Drosófila e outros invertebrados [25,35,36] usando regimes de seleção que controlavam fatores potencialmente confusos, como densidade larval, também confirmaram que a reprodução e sobrevivência aprimoradas no final da vida foram negativamente correlacionadas com a reprodução no início da vida. Esses estudos são frequentemente citados em apoio direto ao DST [37]. No entanto, embora forneçam evidências de uma correlação genética consistente com AP, eles não identificam se os mecanismos subjacentes são os previstos pelo DST.

Um suporte mais direto para o DST vem do número crescente de relatos de compensações entre o investimento no desempenho na primeira infância e o desempenho na idade avançada em populações naturais [38-41]. Esses estudos de 'envelhecimento na natureza' contribuíram com três avanços principais: primeiro, para ajudar a dissipar o mito de que o envelhecimento na natureza é raro, segundo, para fornecer evidências de que as trocas entre o início e o fim da vida moldam as histórias de vida individuais nas populações naturais e, terceiro, para mostrar que o envelhecimento na natureza é plástico e depende fortemente do ambiente da infância.

Evidências adicionais para DST vêm de estudos experimentais de populações naturais. Experimentos de campo com Flycatchers Collared (Ficedula albicollis) na ilha sueca de Gotland mostraram que pássaros que criaram uma ninhada experimentalmente maior de filhotes criaram ninhadas menores mais tarde na vida do que os pássaros controle [42,43]. Estudos subsequentes em outras aves mostraram que o tamanho da ninhada aumentado artificialmente também pode afetar negativamente a sobrevivência [44-46]. Da mesma forma, tamanhos de ninhada aumentados artificialmente estão associados a sobrevivência reduzida em ratos-do-mato (Clethrionomys glareolus) [47]. Curiosamente, em vários estudos com mamíferos, aumentos experimentais no tamanho das ninhadas não resultaram em redução da sobrevivência ou reprodução dos pais, mas, em vez disso, redução do tamanho da prole ou sobrevivência [48-50]. Esses resultados sugerem que há custos significativos de reprodução e que os animais podem alocar diferencialmente seu investimento entre a sobrevivência dos pais, o número de filhos e a qualidade dos filhos. Esses estudos experimentais chegam mais perto de vincular o aumento da reprodução ao envelhecimento acelerado, mas ainda não identificam os mecanismos subjacentes envolvidos.

Assim, embora vários estudos forneçam evidências para potenciais compensações de energia em ambientes naturais, as etapas adicionais importantes são: (i) demonstrar a realocação de energia (por exemplo, [51]), (ii) para identificar os mecanismos que contribuem para essas compensações a fim de avaliar a importância relativa do DST na evolução e expressão do envelhecimento.

4. Os trade-offs entre reprodução e sobrevivência podem ser desvinculados

Apesar do suporte taxonômico cruzado para a ideia de que a alocação competitiva de energia entre crescimento, sobrevivência e reprodução pode contribuir para a senescência, as últimas duas décadas viram um aumento em uma série de estudos que desafiam a centralidade dos trade-offs de energia no envelhecimento (revisado em [15,52–56]). Por exemplo, a reprodução aumenta o metabolismo, o que leva ao aumento da geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) que podem contribuir para o dano celular e a senescência. No entanto, estudos em moscas-das-frutas sugerem que a redução experimental direta na produção de ROS via proteínas desacopladoras mitocondriais (UCPs) estende a vida sem uma diminuição concomitante na fecundidade ou atividade física [57]. Da mesma forma, a regulação negativa experimental da via de sinalização de alvo de rapamicina de detecção de nutrientes (TOR) em Drosophila melanogaster estende a vida útil tanto em moscas estéreis (via rapamicina, [58]) e em moscas férteis, sem efeitos negativos na reprodução (via torin, [59]).

Algumas das evidências empíricas mais fortes contra os trade-offs de alocação de energia serem a causa universal do envelhecimento vêm de estudos experimentais que desvincularam diretamente o aumento da longevidade da redução da fecundidade. Por exemplo, a regulação negativa da via de sinalização de insulina / IGF-1 evolutivamente conservada (IIS) que molda o desenvolvimento, crescimento, reprodução e longevidade aumenta a expectativa de vida, mas também pode levar ao desenvolvimento interrompido e / ou reprodução reduzida no início da vida. No entanto, um estudo clássico de Dillin et al. [60] mostraram que os efeitos negativos da redução do IIS na reprodução e os efeitos positivos na longevidade podem ser desacoplados dependendo de quando, durante o curso de vida do organismo, ocorrem as alterações no IIS. Regulação negativa precoce da sinalização IIS por knockdown de interferência de RNA de daf-2 expressão gênica em Caenorhabditis elegans começando na fase de ovo ou no início do desenvolvimento larval prolongou a vida útil, mas resultou na redução da fecundidade no início da vida. No entanto, permitir que os nematóides se desenvolvam normalmente e atinjam a maturidade sexual antes da regulação negativa do IIS eliminou completamente os efeitos negativos dessa manipulação no desenvolvimento e na reprodução, mas prolongou a vida útil na mesma medida. Este estudo mostrou definitivamente que embora daf-2 a expressão sustenta a correlação genética negativa entre a reprodução e a sobrevivência, esta correlação pode ser desacoplada pela otimização específica da idade precisa da função do gene. Essencialmente, os níveis de tipo selvagem de daf-2 a expressão contribui para a senescência e encurta a vida do verme não por causa do acúmulo de danos moleculares não reparados a partir da infância, mas por causa dos danos criados diretamente durante a idade adulta. Portanto, a otimização da expressão gênica na idade adulta reduziu os danos e aumentou a expectativa de vida, sem consequências negativas para outras características da história de vida.

Essas descobertas levantam a questão de que tipo de dano pode ser criado por uma expressão gênica subótima, levando a uma função IIS subótima na idade adulta. Há boas evidências de que os agregados de proteínas mal dobrados que se acumulam nas células com a idade contribuem para a senescência celular, e vários estudos relacionaram a síntese proteica reduzida com o aumento da longevidade [61-65]. A sinalização IIS promove a síntese de proteínas [66,67] e, conseqüentemente, excepcionalmente longa vida daf-2 C. elegans mutantes cuja sinalização IIS é reduzida exibem uma redução marcada na tradução [68]. Isso sugere que a síntese de proteínas supérflua na idade adulta contribui para a senescência celular e a morte do organismo. No entanto, a síntese de proteínas não é o único processo anabólico controlado pela sinalização IIS, e trabalhos recentes em C. elegans também vinculou a produção supérflua de gema no final da vida à senescência [69].

Há duas objeções à ideia de que mexer na expressão gênica específica da idade pode adiar o envelhecimento e aumentar a expectativa de vida sem custos aparentes de adequação. Em primeiro lugar, é possível que worms com sinalização IIS reduzida na idade adulta tenham baixo desempenho em diferentes ambientes. Argumentando contra isso, os mutantes IIS são conhecidos por serem resistentes a uma ampla gama de estressores ambientais e exibem maior tolerância ao calor, frio, certos patógenos, ao estresse oxidativo causado pela luz visível e radiação. Esses estudos sugerem que a regulação negativa da sinalização IIS na idade adulta pode melhorar a aptidão de C. elegans nematóides em uma variedade de ambientes ecologicamente relevantes, embora mais pesquisas sejam necessárias para testar totalmente esta afirmação. A segunda objeção é o potencial para efeitos deletérios entre gerações de fisiologia ajustada experimentalmente. A maioria dos estudos enfoca o equilíbrio entre a longevidade e o número de descendentes, mas o aumento do investimento no soma parental pode custar a qualidade dos descendentes. Existem pelo menos duas rotas diferentes através das quais o compromisso putativo entre a longevidade dos pais e a qualidade da prole pode ser realizado [55]. Em primeiro lugar, o aumento da reprodução pode resultar na redução do investimento dos pais em termos de quantidade e / ou qualidade dos recursos fornecidos pelos pais aos filhos. Em segundo lugar, o aumento do investimento no soma parental pode ser negociado com o investimento na manutenção e reparo da linha germinativa, resultando em aumento do número de mutações da linha germinativa de novo na prole. No entanto, um trabalho recente mostrou que a prole de pais tratados com daf-2 O RNAi durante a idade adulta teve maior reprodução, expectativa de vida semelhante e maior aptidão darwiniana do que suas contrapartes de controle [70]. Tomados em conjunto, esses estudos sugerem que a sinalização de IIS do tipo selvagem em nematóides otimiza o desenvolvimento ao custo de sobrevivência reduzida na idade adulta e redução da aptidão da prole, tornando o tipo selvagem daf-2 um alelo AP cujo custo tardio não resulta diretamente de compensações de energia.

5. Compensações de funções: de Williams à teoria do desenvolvimento do envelhecimento

(a) Origens da teoria

Embora o acúmulo de danos resultante de trade-offs de energia entre reprodução e manutenção seja geralmente visto como a principal explicação fisiológica / mecanicista para a evolução e expressão do envelhecimento via AP, é interessante que o próprio Williams usou um exemplo muito diferente para ilustrar a ação de um alelo AP putativo [10]. Ele imaginou um alelo com efeito benéfico na calcificação óssea no organismo em desenvolvimento, mas que causa calcificação das artérias na idade adulta. Esse alelo poderia ter um efeito geral positivo na aptidão e se estabelecer na população. Este é um exemplo de uma troca funcional, onde o mesmo processo fisiológico é benéfico para a aptidão no início da vida (por exemplo, durante o desenvolvimento), mas prejudicial para a aptidão na idade avançada (por exemplo, maturação pós-sexual). Williams sugeriu que a seleção poderia levar à evolução de um gene modificador para suprimir a calcificação excessiva das artérias com a idade, mas observou que é improvável que tal supressão seja totalmente eficaz dada a fraca seleção no final da vida [10].

(b) A teoria do desenvolvimento do envelhecimento

As ideias de Williams foram desenvolvidas nas últimas décadas seguindo a lógica acima, ligando explicitamente o desenvolvimento de um organismo à sua senescência com o avanço da idade [5,8,71-74]. Em seu sentido mais amplo, a teoria do desenvolvimento do envelhecimento (DTA) argumenta que o envelhecimento e a longevidade são moldados pelos processos fisiológicos que são otimizados para o desenvolvimento, crescimento e reprodução na primeira infância e não são suficientemente otimizados para a função na idade avançada [8, 71]. É importante ressaltar que há uma distinção clara entre o paradigma clássico de acumulação de danos, conforme previsto pelo DST e o DTA. As hipóteses de acúmulo de dano, incluindo o DST, prevêem que o aumento do investimento na manutenção somática reduzirá o dano celular e aumentará a longevidade ao custo de crescimento e reprodução reduzidos. Como se prevê que os organismos otimizem a alocação de energia entre as características da história de vida para maximizar a adaptação, a realocação experimental de energia deve resultar em custos de adaptação. Contrariamente a isso, o DTA prevê que é possível otimizar a expressão do gene específico para a idade para aumentar a longevidade sem incorrer em custos de crescimento e reprodução, porque a longevidade é limitada por fisiologia subótima na idade adulta, e não pela falta de recursos para manutenção somática. Portanto, o DTA oferece uma explicação para os resultados de daf-2 estudos em C. elegans, que exemplificam como a modificação da expressão gênica pode ter consequências negativas para a aptidão quando aplicada durante o desenvolvimento, mas positiva quando aplicada durante a idade adulta [60,70]. Consistente com isso, uma triagem de RNAi de 2700 genes envolvidos em C. elegans desenvolvimento identificou 64 genes diferentes que são prejudiciais quando desativados durante o desenvolvimento, mas que estendem a longevidade quando desativados na idade adulta [75,76]. Será fundamental para a nossa compreensão do envelhecimento estudar as consequências da aptidão da otimização da expressão gênica específica para a idade em uma ampla gama de processos fisiológicos. O declínio nos gradientes de seleção com a idade torna lógico que o envelhecimento evolui como um efeito combinado de muitos alelos com efeitos benéficos no início da vida e prejudiciais no fim da vida, precisamente porque a seleção fraca luta para otimizar totalmente a expressão do gene no fim da vida.

(c) Biossíntese excessiva como causa imediata do envelhecimento

Recentemente, o conceito de que o envelhecimento resulta como consequência da função gênica subótima na vida adulta foi mecanicamente ligado à ideia de que a sinalização de sensoriamento de nutrientes supérflua durante a idade adulta pode levar à biossíntese excessiva, resultando em hipertrofia celular, senescência celular e senescência do organismo. A ideia de 'hiperfunção' fornece uma hipótese de modo de ação mecanicista direto para explicar como a continuação de um programa de desenvolvimento pode causar danos na vida adulta e contribuir para o envelhecimento [5,72,74,77]. Ao fazer isso, essa hipótese avançou no campo, estimulando novos estudos voltados especificamente para identificar as consequências negativas da biossíntese supérflua com o avanço da idade. Tem suporte de em vitro estudos de culturas de células que sugerem que, quando a proliferação celular é interrompida, altos níveis de sinalização de crescimento podem desencadear a transição das células de um estado quiescente para senescente, enquanto a sinalização de crescimento reduzida reduz a hipertrofia celular e a senescência [77,78]. Prevê-se que a hiperfunção celular resulte em senescência e morte do organismo, e demonstrar esta ligação é vital para testes futuros da hipótese de "hiperfunção". Mais recentemente, Ezcurra et al. [69] mostraram que a sinalização IIS em nematóides promove a conversão da biomassa intestinal em gema. Embora este processo contribua para a reprodução e seja benéfico no início da vida, é prejudicial para a sobrevivência dos nematóides idosos não reprodutores. Assim, um fator importante que causa a morte em vermes velhos não é um acúmulo de danos não reparados, mas o oposto: conversão ativa, porém cara, da biomassa intestinal em gema não utilizada nas células, resultando em atrofia intestinal e obesidade senescente em vermes velhos.

(d) Compromissos específicos de idade na função ideal

A hipótese de "hiperfunção" está firmemente enraizada na lógica de compensações específicas da idade na função do gene defendida por Williams [10] e posteriormente desenvolvida por Hamilton [11].Esta hipótese fornece uma explicação fisiológica clara e detalhada de como a biossíntese excessiva na vida adulta pode contribuir para a senescência celular e orgânica ao vincular a teoria AP genética quantitativa com a teoria DTA próxima via sinalização molecular sensível a nutrientes dentro das células. No entanto, acreditamos que este conceito pode e deve ser ampliado ainda mais, para abranger tudo possíveis maneiras pelas quais a expressão gênica subótima que leva à fisiologia subótima na vida adulta pode contribuir para a evolução e a expressão do envelhecimento. Por exemplo, a biossíntese excessiva pode provar ser um importante mecanismo fisiológico de senescência, mas não há razão para esperar que opere em todos os taxa. Assim como a hiperfunção da sinalização sensora de nutrientes parece desempenhar um papel importante na morte de nematóides relacionada à idade, outros processos fisiológicos, alguns executando 'muito alto' e alguns executando 'muito baixo', podem contribuir para o envelhecimento [8,71] . Além disso, em alguns casos, o programa de desenvolvimento pode diminuir ativamente a regulação negativa de certos processos fisiológicos que seriam benéficos no final da vida. Por exemplo, a resistência ao choque térmico é ativamente regulada para baixo em C. elegans nematóides após a maturação sexual, resultando no acúmulo de compostos insolúveis de proteínas nas células, levando à interrupção da proteostase e, em última instância, à senescência [79]. Esta "hipofunção" de acompanhantes moleculares levou os pesquisadores a sugerir que a maturação sexual marca o início do envelhecimento em C. elegans, muito em linha com as previsões de Hamilton [11]. Compreender quais processos fisiológicos que moldam a senescência são mais prevalentes em diferentes grupos taxonômicos, e por que, deve ser o foco das pesquisas sobre a biologia do envelhecimento.

6. Os custos ocultos da longevidade

O estudo da ecologia evolutiva do envelhecimento tem sido impulsionado pela busca de trade-offs de energia entre traços de história de vida. Acima, enfatizamos o papel das compensações não baseadas em energia na evolução do envelhecimento (veja também a figura 2). No entanto, se os trade-offs baseados em energia não são detectáveis ​​em ensaios de história de vida padrão, pode ser proveitoso perguntar onde os custos clássicos de longevidade baseados em energia às vezes podem ser ocultados e talvez ignorados. Em primeiro lugar, talvez a razão mais óbvia para a falta de custos de aptidão da extensão do tempo de vida é que a aptidão pode muitas vezes ser avaliada em um ou dois ambientes estruturalmente simples. Os estudos de laboratório usando organismos pequenos e de rápida reprodução fornecem um terreno fértil para a avaliação das consequências da aptidão de extensões de tempo de vida genéticas, ambientais ou farmacológicas em uma ampla gama de ambientes complexos e ecologicamente relevantes. Há um poder inexplorado nesses sistemas para executar experimentos controlados nos quais os animais encontram flutuações naturais de luz, temperatura, umidade, disponibilidade de alimento e companheiro, presença de patógenos e predadores ao longo de seu curso de vida, bem como através de gerações. Embora esses experimentos possam ser desafiadores e caros, eles são certamente viáveis. Estudos recentes em campos relacionados sugeriram que adicionar complexidade à evolução do laboratório pode fornecer novos insights importantes sobre os processos evolutivos [80-82]. Em segundo lugar, os efeitos da extensão da expectativa de vida sobre a aptidão são frequentemente avaliados dentro de uma, e raramente duas, gerações. As medidas da qualidade da prole, ou talvez da prole neta, podem representar um componente de aptidão importante e ausente. A prole de pais cujo desempenho somático foi artificialmente melhorado pode experimentar uma redução na quantidade e / ou qualidade dos recursos de desenvolvimento, redução do cuidado parental ou aumento da taxa de mutação da linha germinativa. Essas compensações intergeracionais entre a longevidade dos pais e a aptidão da prole foram demonstradas recentemente, mas muito mais trabalho é necessário para estabelecer se tais efeitos são comuns.

Figura 2. AP é uma teoria genética populacional do envelhecimento postulando que o envelhecimento evolui por meio de alelos que têm efeitos de aptidão positivos no início da vida e efeitos de aptidão negativos no final da vida [10]. Como a força da seleção específica para a idade é maximizada no início da vida [11-13], tais alelos podem ser benéficos e serão selecionados. Existem dois mecanismos fisiológicos próximos que são responsáveis ​​pelo PA: compensações de energia e função entre desenvolvimento, crescimento, reprodução e sobrevivência. O DST [7,16,31] se concentra nas trocas de energia entre crescimento, reprodução e sobrevivência, enquanto o DTA [8,71] se concentra na expressão gênica otimizada para o desenvolvimento e a função no início da vida. A importância relativa desses dois processos na evolução do envelhecimento é desconhecida, já que a maioria dos estudos que testam a aptidão específica para a idade não identifica os mecanismos fisiológicos. (Versão online em cores.)

7. Visão integrada do envelhecimento: razões últimas e aproximadas

Uma visão integrada, reunindo os conceitos imediatos e finais discutidos acima e construindo a partir do novo conhecimento que se acumula rapidamente, provavelmente revolucionará o estudo do envelhecimento nas próximas décadas. Defendemos essa abordagem para avaliar completamente a importância relativa dos diferentes caminhos do envelhecimento e para usar esses dados para distinguir entre diferentes hipóteses evolutivas (figura 2). Ambas as compensações de energia e função provavelmente contribuem para a evolução e expressão do envelhecimento nos organismos. No entanto, é possível e necessário estabelecer sua importância relativa na evolução do envelhecimento entre os taxa e na definição de diferenças individuais no declínio fisiológico relacionado à idade. Compreender e quantificar a contribuição de diferentes tipos de trade-offs não apenas ajudará a responder por que a maioria dos organismos envelhecem, mas também orientará os esforços no campo da biogerontologia aplicada.

Estudos de envelhecimento em organismos-modelo de laboratório, como leveduras, nematóides, moscas-das-frutas e camundongos, forneceram uma riqueza de detalhes mecanísticos que sustentam características relacionadas ao envelhecimento, como longevidade, fecundidade e locomoção. No entanto, eles estimaram com muito menos frequência as consequências da aptidão de manipulações experimentais. Mais estudos ligando explicitamente a função do gene com a aptidão específica da idade são necessários para entender se os animais velhos geralmente morrem de danos não reparados que lentamente acumularam ao longo de suas vidas ou de danos recém-adquiridos resultantes de um programa de desenvolvimento desonesto.

Os estudos sobre o envelhecimento em populações selvagens freqüentemente se concentram nas correlações entre as medidas de esforço reprodutivo e sobrevivência, sem explorar a fisiologia subjacente. Por exemplo, o alto desempenho reprodutivo no início da vida está frequentemente associado à senescência acelerada na natureza, mas nenhum estudo ainda relacionou causalmente o aumento da reprodução ao acúmulo de danos à senescência. No entanto, há espaço para trabalhos experimentais com espécies de vertebrados em ambientes naturais e seminaturais. Por exemplo, compostos que imitam a restrição alimentar que regulam negativamente a sinalização de detecção de nutrientes e prolongam a vida útil em estudos de laboratório, como a rapamicina, podem ser administrados em diferentes idades por meio de alimentos e os efeitos na aptidão darwiniana avaliados em conformidade.

8. Conclusão

Os trade-offs estão na base da evolução do envelhecimento. As duas teorias aproximadas enfocam o reparo imperfeito devido à alocação competitiva de energia (o DST) ou a função imperfeita devido à expressão gênica subótima após a maturação sexual (o DTA). Embora ambos se baseiem no princípio da AP, eles fazem previsões distintas com respeito à relação entre crescimento, reprodução e sobrevivência. Precisamos entender como os trade-offs funcionam para distinguir se eles são principalmente baseados em energia ou baseados em funções. A distinção entre esses mecanismos pode ter profundas consequências práticas. Por exemplo, se o DTA representasse o paradigma dominante, ele poderia aumentar significativamente nossas chances de aumentar a expectativa de vida saudável por meio da otimização da fisiologia na idade avançada.

Enquanto muitos estudos afirmam desacoplar a reprodução reduzida da sobrevivência aumentada, precisamos de estudos intergeracionais que avaliem a aptidão darwiniana em ambientes realisticamente complexos e ecologicamente relevantes porque a seleção pode favorecer diferentes características em diferentes contextos. É improvável que o envelhecimento em qualquer táxon seja inteiramente impulsionado por trade-offs de energia ou função, principalmente porque alguns trade-offs podem envolver ambos. No entanto, sua importância relativa na evolução do envelhecimento em diferentes táxons certamente pode diferir. Por exemplo, envelhecimento em C. elegans pode ser impulsionado principalmente pela expressão gênica subótima na idade adulta, enquanto o envelhecimento em camundongos por alocação competitiva de energia. Neste ponto, não temos a resposta final nem mesmo para esses dois organismos modelo amplamente estudados, muito menos para outros animais. Até que saibamos a resposta em uma ampla gama de grupos taxonômicos, o envelhecimento continuará sendo um problema não resolvido na biologia.


Evolução na Medicina

Uma série recente de artigos no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) discute o papel da biologia evolutiva na medicina moderna. Os autores coletivamente apresentam um ponto forte & # 8211 a medicina é uma ciência aplicada. É baseado em várias ciências básicas, e uma dessas ciências básicas é a evolução.

O exemplo mais óbvio é a resistência bacteriana aos antibióticos. Os antibióticos exercem uma pressão seletiva sobre uma população bacteriana, frequentemente resultando no surgimento de cepas resistentes. Compreender esta & # 8220 corrida armamentista evolucionária & # 8221 entre bactérias e antibióticos nos permite desenvolver estratégias para minimizar a resistência.

Mas existem maneiras menos óbvias pelas quais os princípios evolutivos se aplicam a doenças infecciosas. Há muito que se sabe que o traço falciforme oferece resistência à malária (as células sanguíneas são menos hospitaleiras para o parasita protozoário P. falciparum, que é uma das causas da malária). Isso explica a persistência da doença falciforme em populações onde a malária é endêmica.

Princípios evolutivos também podem melhorar nossa estratégia de vacinas. As vacinas são outra forma de criar pressões seletivas sobre organismos infecciosos. Podemos inadvertidamente direcionar vacinas contra proteínas que selecionam cepas menos virulentas, selecionando cepas mais virulentas ou infecciosas. A compreensão disso nos permite direcionar vacinas contra a virulência sem direcionar cepas menos letais.

Um exemplo dado é o seguinte:

A vacina de toxóide diftérico seleciona contra a produção de toxina, que é o que causa a doença, ao invés de outras características do Corynebacterium. Assim, infecções por difteria e isolamentos clínicos ainda ocorrem, mas as cepas existentes não produzem toxina.

Os autores também fornecem exemplos de como os princípios evolutivos podem direcionar pesquisas futuras. Eles fazem referência a novas pesquisas que examinam o papel dos parasitas intestinais e das doenças autoimunes. A pesquisa é baseada na premissa de que os humanos coevoluíram não apenas com nossa flora intestinal, mas com certos parasitas, como vermes intestinais. Agora vivemos em um ambiente altamente higiênico e até tomamos medidas para eliminar os parasitas. Isso pode ter privado involuntariamente nosso sistema imunológico da estimulação necessária, resultando em regulação imunológica deficiente e aumento subsequente de doenças autoimunes como asma e esclerose múltipla.

Os autores também apontam que a incidência de intolerância à lactose se correlaciona inversamente com a duração da pecuária leiteira em várias populações. Populações que consumiram laticínios por milhares de anos desenvolveram a capacidade de produzir lactase até a idade adulta, enquanto as populações sem pecuária leiteira não.

O conhecimento da descendência comum e dos padrões cladísticos (relações evolutivas) também permite o direcionamento de drogas para genes e produtos gênicos que estão presentes em certas pragas e parasitas, mas não nas plantações ou animais que eles infectam.

Existem mais exemplos e, coletivamente, eles fornecem um caso convincente de que os princípios evolutivos são importantes para a compreensão de populações, genética, doenças infecciosas, dieta e outras questões de saúde pública & # 8211 em diagnóstico, tratamento e pesquisa. Portanto, os autores argumentam que a evolução é um tópico importante para os profissionais médicos entenderem, e eu concordo plenamente.

No comunicado à imprensa para esta edição especial da PNAS, eles relatam:

Suas ideias podem estar ganhando terreno. No verão passado, a American Association of Medical Colleges (AAMC) e o Howard Hughes Medical Institute (HHMI) publicaram um relatório conjunto intitulado Scientific Foundations for Future Physicians. O relatório pede mudanças ambiciosas no conteúdo de ciências no currículo pré-médico e no Medical College Admission Test (MCAT), incluindo maior ênfase na evolução. & # 8220Pela primeira vez, a AAMC e o HHMI recomendam que a evolução seja uma das ciências básicas que os alunos aprendem antes de entrarem na faculdade de medicina & # 8221 Nesse explicou.

(Randolph Nesse é o autor do artigo final da série.)

Aumentar os padrões básicos de ciências para estudantes de medicina só pode ajudar nas metas da medicina baseada em ciências, e estou feliz em ver que a biologia evolutiva está sendo reconhecida como a ciência básica central que é.

Esse reconhecimento também não é novo. Já existe uma revista de evolução em medicina, disponível online como Evolution and Medicine Review. Alguns dos atuais autores do PNAS também escreveram sobre o tópico anteriormente, incluindo este editorial de 2006 na Science intitulado Medicine Needs Evolution.

A série PNAS é um indicador de que suas opiniões são realmente levadas a sério.


Sífilis - Folha Informativa do CDC

As fichas básicas são apresentadas em linguagem simples para indivíduos com perguntas gerais sobre doenças sexualmente transmissíveis.

O que é sífilis?

A sífilis é uma infecção sexualmente transmissível que pode causar graves problemas de saúde se não for tratada. A sífilis é dividida em estágios (primário, secundário, latente e terciário). Existem diferentes sinais e sintomas associados a cada estágio.

Como a sífilis se espalha?

Você pode pegar sífilis por contato direto com uma ferida de sífilis durante o sexo vaginal, anal ou oral. Você pode encontrar feridas no pênis, vagina ou ânus, ou no reto, nos lábios ou na boca. A sífilis pode ser transmitida de uma mãe infectada para o feto.

Exemplo de uma ferida de sífilis primária.

Como é a sífilis?

A sífilis é dividida em estágios (primário, secundário, latente e terciário), com diferentes sinais e sintomas associados a cada estágio. Uma pessoa com sífilis primária geralmente apresenta uma ferida ou feridas no local original da infecção. Essas feridas geralmente ocorrem nos órgãos genitais ou ao redor dela, ao redor do ânus ou reto, ou dentro ou ao redor da boca. Essas feridas são geralmente (mas nem sempre) firmes, redondas e indolores. Sintomas de sífilis secundária incluem erupção cutânea, gânglios linfáticos inchados e febre. Os sinais e sintomas da sífilis primária e secundária podem ser leves e podem não ser percebidos. Durante o estágio latente, não há sinais ou sintomas. Sífilis terciária está associado a problemas médicos graves. O médico geralmente pode diagnosticar a sífilis terciária com a ajuda de vários testes. Pode afetar o coração, o cérebro e outros órgãos do corpo.

Como posso reduzir meu risco de pegar sífilis?

A única maneira de evitar DSTs é não fazer sexo vaginal, anal ou oral.

Se você é sexualmente ativo, pode fazer o seguinte para diminuir suas chances de pegar sífilis:

  • Ter um relacionamento mutuamente monogâmico de longo prazo com um parceiro que foi testado para sífilis e não tem sífilis
  • Usar preservativos de látex da maneira certa sempre que fizer sexo. Os preservativos evitam a transmissão da sífilis ao impedir o contato com uma ferida. Às vezes, as feridas ocorrem em áreas não cobertas por um preservativo. O contato com essas feridas ainda pode transmitir a sífilis.

Estou em risco de sífilis?

Qualquer pessoa sexualmente ativa pode contrair sífilis por meio de sexo vaginal, anal ou oral desprotegido. Tenha uma conversa franca e aberta com seu médico e pergunte se você deve fazer o teste de sífilis ou outras DSTs.

  • Todas as mulheres grávidas devem fazer o teste de sífilis na primeira consulta pré-natal.
  • Você deve fazer o teste regularmente para sífilis se for sexualmente ativo e
    • é um homem que faz sexo com homens
    • estão vivendo com HIV ou
    • tem parceiro (s) com teste positivo para sífilis.

    Estou grávida. Como a sífilis afeta meu bebê?

    Se estiver grávida e tiver sífilis, pode transmitir a infecção ao seu feto. Ter sífilis pode levar a um bebê com baixo peso ao nascer. Também pode aumentar a probabilidade de parto prematuro ou natimorto (um bebê que nasceu morto). Para proteger seu bebê, você deve fazer o teste de sífilis pelo menos uma vez durante a gravidez. Receba tratamento imediato se seu teste for positivo.

    Um bebê infectado pode nascer sem sinais ou sintomas de doença. No entanto, se não for tratado imediatamente, o bebê pode desenvolver problemas graves em algumas semanas. Bebês não tratados podem ter problemas de saúde, como catarata, surdez ou convulsões, e podem morrer.

    Erupção cutânea secundária de sífilis nas palmas das mãos.

    Quais são os sinais e sintomas da sífilis?

    Os sintomas da sífilis em adultos variam de acordo com o estágio:

    Estágio Primário

    Durante o primeiro estágio (primário) da sífilis, você pode notar uma única ferida ou várias feridas. A ferida é o local onde a sífilis entrou em seu corpo. As feridas são geralmente (mas nem sempre) firmes, redondas e indolores. Como a ferida é indolor, pode facilmente passar despercebida. A ferida geralmente dura de 3 a 6 semanas e cicatriza independentemente de você receber ou não tratamento. Mesmo depois que a ferida desaparecer, você ainda deve receber tratamento. Isso impedirá que a infecção passe para o estágio secundário.

    Estágio Secundário

    Durante o estágio secundário, você pode ter erupções cutâneas e / ou lesões nas membranas mucosas. As lesões da membrana mucosa são feridas na boca, vagina ou ânus. Este estágio geralmente começa com uma erupção cutânea em uma ou mais áreas do corpo. A erupção pode aparecer quando a ferida primária está cicatrizando ou várias semanas após a cicatrização. A erupção pode se parecer com manchas ásperas, vermelhas ou marrom-avermelhadas nas palmas das mãos e / ou na planta dos pés. A erupção geralmente não causa coceira e às vezes é tão fraca que você nem percebe. Outros sintomas que você pode ter podem incluir febre, inchaço dos gânglios linfáticos, dor de garganta, perda de cabelo irregular, dores de cabeça, perda de peso, dores musculares e fadiga (sensação de muito cansaço). Os sintomas desta fase irão desaparecer independentemente de receber ou não tratamento. Sem o tratamento correto, sua infecção passará para os estágios latente e possivelmente terciário da sífilis.

    Erupção cutânea secundária de sífilis no torso.

    Estágio Latente

    O estágio latente da sífilis é um período de tempo em que não há sinais ou sintomas visíveis de sífilis. Se não receber tratamento, você pode continuar a ter sífilis em seu corpo por anos sem quaisquer sinais ou sintomas.

    Estágio Terciário

    A maioria das pessoas com sífilis não tratada não desenvolve sífilis terciária. No entanto, quando isso acontece, pode afetar muitos sistemas de órgãos diferentes.Isso inclui o coração e os vasos sanguíneos, o cérebro e o sistema nervoso. A sífilis terciária é muito grave e ocorreria 10 & ndash30 anos após o início da infecção. Na sífilis terciária, a doença danifica seus órgãos internos e pode resultar em morte.

    Neurossífilis e Sífilis Ocular

    Sem tratamento, a sífilis pode se espalhar para o cérebro e sistema nervoso (neurossífilis) ou para os olhos (sífilis ocular). Isso pode acontecer durante qualquer uma das etapas descritas acima.

    Os sintomas de neurossífilis incluem

    • dor de cabeça severa
    • dificuldade em coordenar os movimentos musculares
    • paralisia (incapaz de mover certas partes do corpo)
    • dormência e
    • demência (transtorno mental).

    Os sintomas da sífilis ocular incluem alterações na visão e até cegueira.

    Micrografia de campo escuro de Treponema pallidum.

    Como eu ou meu médico saberemos se tenho sífilis?

    Na maioria das vezes, um exame de sangue é usado para testar a sífilis. Alguns profissionais de saúde diagnosticam a sífilis testando o fluido de uma ferida de sífilis.

    A sífilis pode ser curada?

    Sim, a sífilis pode ser curada com os antibióticos certos do seu médico. No entanto, o tratamento pode não desfazer nenhum dano já causado pela infecção.

    Eu fui tratado. Posso pegar sífilis de novo?

    Ter sífilis uma vez não o protege de contraí-la novamente. Mesmo depois de você ter sido tratado com sucesso, você ainda pode ser reinfectado. Apenas exames laboratoriais podem confirmar se você tem sífilis. Recomenda-se o teste de acompanhamento pelo seu médico para garantir que o seu tratamento foi bem-sucedido.

    Pode não ser óbvio que um parceiro sexual tenha sífilis. Isso ocorre porque as feridas da sífilis podem estar escondidas na vagina, ânus, sob o prepúcio do pênis ou na boca. A menos que você saiba que seu (s) parceiro (s) sexual (is) foram testados e tratados, você pode correr o risco de contrair sífilis novamente por causa de um parceiro sexual infectado.

    Onde posso obter mais informações?

    Informações de DST e encaminhamentos para clínicas de DST
    CDC-INFO
    1-800-CDC-INFO (800-232-4636)
    TTY: 1-888-232-6348
    Em inglês, en Espa & ntildeol