domingo, 20 de maio de 2012

Genes

Imagine uma mulher. Imagine-a gestante, aliás. E digo mais: Imagine uma gestante e o seu marido. Nenhum dos dois tem olhos verdes. E quando a criança nasce, são surpreendidos com um par de olhinhos verdes como uma esmeralda. O que aconteceu?


“Alguém pulou a cerca” pode ser uma resposta, que muitos chutariam. Mas a favor da mãe, poderia ser usado outro argumento: Ela poderia salvar seu casamento justificando o ocorrido desde que tivesse conhecimento da piscina genética, e um pouco de sorte.

Piscina genética? Esse humilde blog já falou muito sobre evolução, mas pouco falou sobre o principal meio como ela acontece. Bom, chegou a hora de darmos uma pincelada acerca do tema. Mas é melhor estar preparado para algumas informações inusitadas nesse texto, pois por mais que dizer que as formigas são mais parentas das suas irmãs do que de sua própria mãe, e que o seu primo de terceiro grau não é muito mais aparentado com você do que eu possa parecer estranho, é tudo verdade...



De onde vem os bebês?


Eu já disse isso várias vezes, mas é sempre bom repetir que o aleatório tem uma força muito maior nas nossas vidas do que nós imaginamos. E isso vem antes mesmo estarmos, de fato, vivos. Começa pela forma como são definidas quais características nós vamos herdar dos nossos pais.

Genes são como um manual de instruções da vida, que carregam consigo o nosso DNA e RNA. São eles que dizem, por exemplo, que o corpo deve construir dois membros maiores e mais fortes na porção do corpo que se localiza mais distante da sua cabeça. Esses genes, que talvez sejam a unidade fundamental da vida em si, são passados de geração em geração em “grupamentos” chamados cromossomos. Para simplificar, considere o DNA como as páginas, frases e sentenças, o gene como o capítulo e o cromossomo como o livro.

Tal como um livro tem suas páginas em ordem, de forma que você possa entender o que está escrito lá, um cromossomo contém os genes dispostos numa ordem especifica, e é aqui que começa a parte importante (e de certa forma aleatória) do processo.

Todos nós, seres humanos, temos 46 cromossomos (o número varia de acordo com a espécie, existem outras com mais, e outras com menos), e neles estão contidas todas as informações genéticas que nos permitem ser quem somos. Esses 46 cromossomos organizam-se em pares, ou seja, são 23 pares, que estão ligados pelos braços do cromossomo. E esse é o ponto: Quando nos reproduzimos, tanto o homem quanto a mulher transmitem seus genes adiante oferecendo metade dos seus cromossomos para o novo indivíduo (o filho). O processo chama-se meiose, e é exatamente o que o nome sugere: Separar ao meio. Aqueles 23 pares de cromossomos, vindos do pai e da mãe da pessoa, que estavam lá bonitinhos, são separados e 23 deles são inclusos dentro de uma célula reprodutora, que no caso da mulher, chama-se óvulo. Cada espermatozóide (a célula reprodutora masculina) tem 23 cromossomos oriundos do homem, e cada óvulo, 23 cromossomos vindos da mulher, estando cada um dos 23 prontos para formar um par com um dos 23 escolhidos pela célula do sexo oposto, sem seguir, no entanto uma ordem quanto às quais cromossomos do par irão compor a célula reprodutiva. Sei que não fui claro e vou exemplificar melhor: Supondo que você seja um homem, é como se o seu espermatozóide fosse ao supermercado com uma lista de compras de 23 itens, e para cada um ele encontrasse dois produtos rivais: Um feito pela empresa chamada “Mãe", e outro feito pela empresa “Pai”. Ele não tem preferência por nenhuma das duas, e então, pega quase que na base do “minha mãe mandou” um item de cada um. E assim fazem todos os clientes do mercado. Ao chegar em casa, ele encontraria sua esposa (o óvulo) que veio de outro supermercado, com uma lista igual, trazendo os 23 itens que ela escolheu.

Aliás, eu gostei do exemplo e vou continuar com ele um pouco mais: Na situação acima, é de se esperar que ambos tenham comprado alguns itens repetidos, então não há muito o que questionar sobre qual usar. Também acontecerá deles terem comprados dois itens de marcas diferentes, e por algum motivo, nosso casal decidiu dar preferência a um deles, e guardou o outro para um uso futuro (ou simplesmente para vencer lá no armário). Eles também devem ter comprado itens que podem muito bem ser usados juntos, apesar de serem de marcas diferentes. E por fim,  o marido realmente gostou mais de uma marca, e a esposa gostou mais da outra, e como teimosos que são, cada um está usando a sua. Basta você imaginar agora que ao invés de comprar coisas como “pacote de papel higiênico” nossos heróis estavam comprando coisas mais parecidas com “orientações gerais e específicas para a construção do sistema nervoso” e você terá entendido como se dá a determinação de características hereditárias e talvez queira pular os próximos dois parágrafos.

Pra você que achou meu exemplo ruim ou quer copiar tudo e colocar isso no seu trabalho de escola (que feio hein?), vou retomar a explicação sem analogias de onde eu tinha parado. Os 23 cromossomos enviados por cada um dos pais formarão pares a fim de criar um novo indivíduo. Como cada pessoa é única, nada impede que você receba um gene da sua mãe que diga para fazer de um jeito, e um gene do seu pai que diga para fazer um pouco diferente. Esses genes “rivais” que uma mesma pessoa pode ter são chamados “alelos”. Nesses casos, podem acontecer três situações: Na primeira possibilidade, um dos genes leva vantagem sobre o outro, e esse atua sozinho, recebendo o nome de alelo dominante (no exemplo acima, esse é o produto que será usado). O outro, que está lá, mas não se manifesta, é chamado alelo recessivo (ou o produto que será guardado).

Na segunda possibilidade, os dois alelos se manifestam e formam um resultado novo (esses resultados são chamados “genótipos”, e quando se refletem em nível estrutural, são chamados “fenótipos”). Isso é bem comum com um certo gene que moldou a cara do Brasil: O gene para a cor da pele. Se sua mãe é negra e seu pai é branco, você pode nascer mulato. Existe ainda uma terceira possibilidade, onde os dois alelos exercem influência sem se misturar. Se você já viu um cão com um olho de cada cor, sabe do que eu estou falando.

Agora que você sabe que nós recebemos 50% do nosso código genético de cada um dos nossos pais através dos cromossomos, responda rápido: Quem é seu parente mais próximo, seu irmão ou sua mãe?

Teste de DNA


Para responder, você precisa lembrar-se do que eu falei no começo: A escolha de quais genes estarão em cada célula reprodutiva não segue uma ordem, e corresponde a apenas 50% do código genético do indivíduo. Ou seja, com (muita) sorte, sua mãe pode ter passado os mesmos (milhares de) genes para você e para seu irmão, e assim, a nível genético pelo menos, você tem exatamente o mesmo parentesco com ambos. E se vocês contarem com um azar monstruoso, você pode pegar 50% dos genes e seu irmão os 50% restantes, e pelo menos por parte de mãe, vocês não serão parentes. Isso em TEORIA. Existem alguns mecanismos (além de uma improbabilidade estatística gigantesca) que garantem que esse tipo de situações não aconteça. Desacelere um pouco a leitura agora, porque a seguir teremos números, e números em textos recheados de palavras tendem a confundir. Bom, sua mãe te passa metade (ou 50%) dos seus 46 cromossomos. Como a divisão será feita novamente a cada célula reprodutiva, temos 50% de chances de que sua mãe passe cada cromossomo para você e seu irmão. Acreditando nas estatísticas, espera-se que ao final de uma “contagem” de 23 cromossomos, você e seu irmão compartilhem cerca de 11 ou 12 cromossomos maternos, em média. Vocês terão metade de 50%, ou simplesmente 25% dos genes da sua mãe em comum. O mesmo vale pros genes do pai, o que resulta em uma média de mais 25% em 50% possíveis. Completando a conta, basta juntar os dois grupos de 25% “iguais” e os 25% “diferentes” que vocês receberam e o seu total será 50% de genes iguais e 50% de genes diferentes em relação ao seu irmão. Confuso? Nem tanto vai...

Você sempre pode ter certeza de que terá 50% de parentesco com cada um dos seus pais, pois é o que eles precisam te passar para você existir. Com irmãos por parte de pai e mãe, você pode considerar em torno de 50% de parentesco com você também, talvez um pouco menos, talvez um pouco mais, mas é impossível determinar sem um mapeamento genético. E com irmãos de parte só de mãe ou só de pai, você pode contar com apenas 25% de parentesco, ou algo em torno disso.

Prestou atenção no último parágrafo? Eu vou destacar um ponto importante dele: É impossível determinar o nível de proximidade de um irmão sem um mapeamento genético completo. Não adianta você pensar que só porque você e seu irmão mais velho tem cabelo ruivo e seu irmão mais novo tem cabelo preto, que vocês grandões são mais parentes entre si do que o caçula. Isso significa apenas que o gene para cabelos ruivos se manifestou em você e no seu irmão mais velho, e no mais novo, foi o gene para cabelos pretos. É apenas um fenótipo, um gene que se manifestou, mas isso não implica que o outro gene que gera um fenótipo diferente não esteja presente. E o que acontece com esses genes recessivos que são suprimidos pelos seus alelos?

Passando adiante


Os 23 cromossomos passados adiante pelos seus pais não são, necessariamente, 23 cromossomos que contém os alelos dominantes. No caso, você pode passar para os seus filhos uma característica que você herdou do seu pai e não se manifestou em você. Os alelos recessivos ficam lá, só esperando a chance de serem passados adiante, da mesma forma que os dominantes. Vamos voltar pro começo do texto, o exemplo do casal cujo filho nasce com olhos verdes sem que nenhum dos dois apresente esse fenótipo: Suponhamos que a mãe da moça tivesse olhos verdes, e o pai, olhos castanhos. A moça recebeu ambos os alelos, mas manifestou-se nela o gene paterno, e ela ganhou olhos castanhos. No entanto, ao transmitir metade dos seus genes para o seu filho, calhou da mãe transmitir o gene dos olhos verdes, que estava lá, mesmo que não se manifestasse. E por um acaso quaisquer, ele calhou de se tornar dominante sobre o alelo herdado do marido, e o bebê nasceu com olhos verdes. É óbvio que isso não exclui a possibilidade do “Ricardão”, mas geneticamente não seria nenhuma bizarrice. A pessoa tem uma boa chance de receber um gene em até duas ou três gerações (ou seja, existe uma chance de você receber um gene do seu avô, tendo ele se manifestado ou não na sua mãe). A partir daí, começa a ficar demasiadamente improvável.

Um corpo humano é uma estrutura extremamente complexa, com uma porrada de sistemas extremamente precisos. Se a herança genética é esse sistema “bagunçado” e aleatório, não seria de se esperar que fosse mais comum as pessoas nascerem portando sistemas incompletos? Não.

Mergulhando na piscina.


Existe uma teoria que explica como, por exemplo, os genes para olhos e tudo o mais que compõem nosso sentido da visão tendem a serem passados adiante de forma que as coisas funcionem direitinho: Os memes.

Um meme é aquilo que se repete. Isso você deve ter aprendido na internet, provavelmente acompanhado de piadas de gosto duvidoso. Uma particularidade dos genes, no entanto, é a tendência a formar grupos coesos, que dificilmente irão se separar. Assim, todos os genes necessários para o sentido da visão tendem a vir juntos em um meme, e isso diminui suas chances de nascer com toda a “aparelhagem” nervosa, mas sem o globo ocular, por exemplo. Essa questão dos memes exerce papel fundamental na evolução das espécies, uma vez que não apenas os genes mais benéficos, como também os memes mais benéficos tem uma tendência a serem passados adiante por um motivo bem simples: Seus portadores sobrevivem tempo o bastante para passá-los adiante.

Refrescando um pouco sua memória quanto à evolução: Nossos genes definem nossas características, porém, a replicação do DNA, como todo processo de cópia, não é perfeito (e isso faz com que não sejamos cópias exatas de todas as características dos nossos pais, por exemplo). As vezes o DNA sofre uma ou outra alteração, um erro quaisquer, e isso pode traduzir-se, ou não, em algum fenótipo ou qualquer outra coisa que altere a vida do sujeito. Isso se chama mutação. Aliás, mesmo mudanças genéticas que não alteram em absolutamente nada são mutações. Nem todas as mutações são benéficas, aliás, a maioria não é, e a tendência é que um individuo “mutante” leve desvantagem e morra mais rápido do que um rival “normal”. Existem, aliás, genes genuinamente mortais, que quando se manifestam, matam o individuo antes dele nascer ou antes dele atingir a idade adulta.

Alguns sortudos nascem com uma mutação benéfica, no entanto. Esses levam vantagem e tem uma tendência maior a sobreviver até a fase adulta, e passar seus genes adiante. O conjunto de todos os genes em uma população é chamado “pool” de genes (não existe um padrão para a tradução desse termo, mas eu particularmente gosto de coisas simples, então usarei a tradução literal, “piscina”). Alguns genes são mais comuns naquela população (a piscina) em detrimento de outros. Quando um gene mutante aparece, se o individuo morrer muito rápido, seu gene morrerá com ele e jamais irá “boiar” na piscina. Mas quando o gene é benéfico e o individuo se sobressai, ele passa o gene mutante adiante. O gene agora está na piscina, à deriva, sendo passado adiante a cada geração... Se for benéfico em uma situação especifica, pode se tornar o gene padrão da espécie, já que todos os que nascerem sem ele estarão em desvantagem e morrerão, ou simplesmente não conseguirão passar seus genes adiante por quaisquer motivo (rejeição do sexo oposto, por exemplo). Pode ocorrer de esse gene mutante ficar isolado em uma população específica, e com o tempo, o acumulo de vários genes mutantes (benéficos ou não) criem uma espécie nova. E o mesmo se aplica aos memes: Um meme vantajoso tende a se tornar cada vez mais comum na piscina genética, podendo inclusive se tornar o padrão daquela espécie.

Um gene que não se manifesta numa população não está (invariavelmente) destinado a desaparecer. Por exemplo, o gene que dá aos ratos um super olfato é bastante comum na piscina genética humana, mas não se manifesta, pois é suprimido pelo meme do olfato humano como um todo. Ele continua à deriva na piscina, passando de lá pra cá, sempre como gene recessivo.

Usamos seres humanos na maioria dos exemplos até aqui. Mas será que as mesmas regras se aplicam a todas as formas de vida?

Irmãs mais que de sangue


Nem todas as formas de vida se reproduzem da mesma forma. Algumas se reproduzem literalmente se dividindo em duas, como bactérias, ou mesmo a partir de um pedaço (literalmente) do indivíduo antigo, e um bom exemplo disso são algumas plantas, que basta que plantemos um de seus galhos no chão para dar origem a um novo indivíduo. Esses indivíduos replicam o seu código genético integralmente, ou seja, é de se esperar que todos tenham os mesmos genes, pelo menos até aparecerem as mutações normais em um processo de replicação.

Existem ainda indivíduos hermafroditas, que podem gerar a célula reprodutora masculina e feminina e fecundá-la sozinha. A herança genética também é 100% de pai/mãe para filho, mas nesse caso alguns genes podem não ser transmitidos, pois essas células reprodutivas ainda seguem a regra lá em cima, sobre divisão dos cromossomos. Alguns alelos podem se perder no processo.

Bom, esses processos podem parecer até vantajosos se pensarmos, afinal, um indivíduo pode passar sua linhagem adiante sem precisar de mais ninguém. Mas a pouca variabilidade genética é um forte peso contra, pois facilita, por exemplo, que uma população seja dizimada por uma doença, e potencializa a incidência de mutações maléficas. No final, ambos os métodos (sexuada ou assexuadamente) tem seus prós e contras e por isso ainda existem na natureza.

Há ainda o caso de alguns insetos, que merece ser visto com mais cuidado. Como sua professora deve ter te ensinado na escola, a esmagadora maioria das formigas de uma colônia são irmãs, filhas de uma formigona esquisita chamada Rainha. A Rainha é fecundada apenas uma vez em toda a sua vida, por um dos poucos machos que ela encontrará em sua vida. E é ai que está o ponto: O macho transmite a sua parcela de código genético uma única vez, e esses genes são usados para formar o 50% do código genético de todas as filhas da nova colônia. A Rainha, no entanto, não faz isso, e gera novas células reprodutivas (seguindo a lógica da seleção de genes) novamente e novamente para cada uma de suas filhas.

Agora voltemos à matemática: Todas as formigas recebem 50% dos genes do pai, e como ele só forneceu uma célula reprodutiva contendo seus cromossomos, são sempre os mesmos genes, o que já garante 50% de parentesco da bebê formiga com todas as suas irmãs. Da mãe, ela receberá a outra metade que falta, e dentro dessa metade ela tem uma chance em duas de receber o mesmo cromossomo que suas irmãs. Podemos assumir a metade da metade de genes maternos iguais, ou seja, 25%.

O resultado disso tudo é que uma formiga é 50% parente do seu pai, 50% parente da sua mãe e... 75% parente das suas irmãs. Hein? Oras, são 25% (mais ou menos) de parentesco por parte da mãe, e 50% de parentesco oriundo do pai, pois os genes paternos serão SEMPRE os mesmos para todas.

E é isso. Esse texto pode parecer gigante, mas pode ter certeza de que é só a ponta do Iceberg. Aliás, é a ponta do menor cubo de gelo em cima do Iceberg. Genética é uma área muito ampla e um dos pontos mais importantes que norteiam toda a biologia atual. É importante entender pelo menos o básico dela para entender como a vida funciona. Se é que um dia iremos realmente entender...

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