Informação, biologia e evolução parte II: Informação nunca é demais. | Evolucionismo
13 de fevereiro de 2011 6 de junho de 2018 por Rodrigo Véras
Informação, biologia e evolução parte II: Informação nunca é demais.
Em post anterior comentei sobre às aplicações da teoria da informação de Shannon na biologia molecular e aludi algumas de suas implicações na biologia evolutiva. Thomas D. Schneider um biólogo teórico especializado na teoria de Shannon e na sua extensão para a biologia desenvolveu uma plataforma capaz de simular os processos de replicação, mutação e seleção, às bases da evolução adaptativa, e quantificar como a informação, rigorosamente definida e quantificada por uma métrica teoricamente sólida e adequada aos sistemas biomoleculares, varia durante o processo de evolução, mostrando, de forma simples e elegante, como esta quantidade cresce através da seleção natural de mutações aleatórias.
O programa Ev e sua versão em java Evj é a plataforma desenvolvida e utilizada por Schneider e seu grupo no NCI. No abstract do artigo sobre o Ev, Schneider resume a situação:
Como os sistemas genéticos adquirem informação por processos evolutivos? Responder a esta pergunta exige precisamente uma medida quantitativa robusta da informação. Felizmente, há 50 anos, Claude Shannon definiu a informação como uma diminuição na incerteza de um receptor. Para sistemas moleculares, a incerteza está intimamente relacionada à entropia e, portanto, tem ligações claras com a Segunda Lei da Termodinâmica. Estes aspectos da teoria da informação têm permitido o desenvolvimento de um método simples e prático de medir a informação em sistemas de controle genético. Aqui, este método é usado para observar o ganho de informação nos sítios de ligação para "proteína" artificial em uma simulação de computador da evolução. A simulação começa com zero de informação e, como nos sistemas genético naturais, a informação medida nos sítios de ligação totalmente evoluído é próxima ao necessário para localizar os locais no genoma. A transição é rápida, demonstrando que o ganho de informações pode ocorrer por equilíbrio pontuado.(Schneider, 2000)
A captura acima ilustra o applet em Java escrito por Paul C. Anagnostopoulos do programa Ev.
Neste artigo, Schneider utiliza a abordagem matemática já bem estabelecida da teoria da informação para medir o conteúdo de informação de sítios de ligação de nucleotídeos e para rastrear as mudanças nesta quantidade como forma de avaliar o grau de evolução destes sítios de ligação.
Como já explicado em post anterior, as medidas de Schneider envolvem a comparação entre duas quantidades a Rsequência e Rfrequência que mostram que existe uma conexão sutil entre o padrão dos sítios de ligação, o tamanho do genoma e o número de sítios. Em relação ao potencial de mudanças nos locais de ligação, o tamanho do genoma completo é aproximadamente fixo durante longos períodos de tempo, já que mesmo que dobre de tamanho (mantendo o número de sítios constantes), a Rfrequência só iria mudar um pouco, por isso a medida é completamente insensível. Da mesma forma, o número de sítios é aproximadamente fixo por causa das funções fisiológicas que precisam ser controlados pelo reconhecedor. Então a Rfrequência é essencialmente fixa durante longos períodos de evolução. Por outro lado, Rseqüencia pode mudar rapidamente e poderá ter qualquer valor, uma vez que depende dos detalhes de como o reconhecedor interage com os sítios de ligação nas cadeias de ácidos nucleicos e, estes contatos pequenos numerosos, podem sofrer rapidamente mutações. Então a pergunta passa a ser como é que Rseqüencia vem a ser igual a Rfrequência? É preciso que Rsequência possa começar do zero e evoluir até Rfreqüência, ou seja, a informação necessária para o reconhecimento dos sítios deve ser, portanto, capaz de evoluir a partir do zero.
Rodrigo Véras 17 de dezembro de 2013 Acesse para responder
O texto citado diz:
"O pesquisadores, William C. Ratcliff, Matthew D. Herron, Kathryn Howell, Jennifer T. Pentz, Frank Rosenzweig e Michael Travisano, submeteram populações da alga Chlamydomonas reinhardtii a condições que favorecem a multicelularidade, obtendo como resultado a evolução de um ciclo de vida multicelular em que aglomerados compostos de várias células reproduzem-se por meio de células únicas móveis…
Há alguns anos, Travisano e Ratcliff já haviam ganhado as machetes dos sites e de revistas de divulgação científica ao terem evoluído sistemas multicelulares a partir de leveduras (fungos unicelulares) empregando um modelo de seleção artificial semelhante ao empregado neste novo trabalho, por meio da sedimentação/assentamento preferencial.".
"Note que houve várias interferências inteligentes humanas (DI?) nos experimentos, incluindo condições de temperatura, equipamentos e adição de ingredientes, liquidos para facilitar a reprodução dessa célula e posteriormente de suas irmãs, numa estrutura com escolhas já predeterminadas envolvendo intenção, ordenamento, inteligência."
Desculpe, mas este argumento é completamente sem sentido, pois isso o que descreveu é basicamente metodologia experimental. Não há nada de errado com ela e ela é constantemente usada para investigar os mecanismos e processos naturais. Suas colocações, desta maneira, são completamente irrelevantes em relação ao questão do criacionismo/DI versus a ciência moderna, por que o objetivo de experimentos nesta área é explorar em que condições a multicelularidade pode evoluir e foi isso que eles fizeram, mostrando que frente a pressões de seleção específicas (neste caso a seleção artificial por velocidade de sedimentação, mas, como já havia sido mostrado antes por Boraas, o que poderia ocorrer seleção por predação, esta sim muito mais compatível com o que encontramos na natureza) e em poucas gerações ela facilmente evolui. Isso é tremendamente significante do ponto de vista científico e refuta várias objeções sobre a suposta dificuldade de um processo como esse. É uma prova de conceito.
"Mas não vemos tais condições extremamente favoráveis na natureza, pelo contrário"
Na realidade, as condições empregadas no estudo não são tão incomuns assim, excetuando o ponto específico da seleção por velocidade de sedimentação (mas como disse, a predação é um tipo de condição ambiental bem comum), além de existirem várias linhagens que evoluíram a multicelularidade de maneira independente, como vários estudos comparativos e filogenéticos mostram que é outra evidências muito importante e que é independente desses estudos experimentais, portanto, você está claramente errado neste ponto. Outro ponto importante é que este processo de evolução em laboratório ocorreu em meras 78 gerações, ou seja, tal reorganização massiva celular foi capaz de evoluir de maneira muito rápida, o que mostra que mesmo em condições menos favoráveis não existem grandes obstáculos a seleção da multicelularidade e dos ciclos reprodutivos, como alternância de fases, uni e pluricelulares ou mesmo a evolução da diferenciação celular e divisão de funções, como mostrado em estudos anteriores.
"… ainda mais no caso da evolução química, assim denominada pra formação do 1º organismo unicelular em LAMA abiótica num ambiente estéril e hostil numa Terra primitiva inundada por radiações destrutivas, isso teria sido praticamente impossível, e mesmo que por um milagre extremo e inimaginável um ser desses pudesse surgir; por acidentes fortuitos de compostos químicos, muitas e muitas perguntas seguiriam a sobrevivência e reprodução desse ser milagroso naquelas condições tão adversas.'"
Desculpe, mas este é completo desvio do assunto do post, pois a origem da vida é um problema separado da evolução dos seres vivos que envolve um trabalho multidisciplinar e mais incerta, ainda embora obviamente correlacionado. É sempre estranho esta mudança de foco, saindo do caso bem claro dos modelos de evolução experimental de organismos vivos, para a origem da vida.
Lembre-se que quem afirma ser necessário um milagre ou um conjunto de milagres (no sentido de intervenção sobrenatural especifica que violaria as leis naturais) são os criacionistas tradicionais e adeptos do Design Inteligente, além do fato que os cientistas não afirmam que os processos e mecanismos por trás da origem da vida sejam frutos do encontro fortuito do compostos. Isso é ridículo, sendo apenas uma caricatura da pesquisa científica nesta área. Os cientistas postulam processos naturais e os investigam através de métodos experimentais, estudos geofísicos e geoquímicos, modelagem computacional etc. Várias das questões que foram suscitadas sobre várias dessas etapas e processos já estão sendo respondidas e avanços sendo feitos. Nada nem parecido com isso ocorre vindo das fileiras dos promotores do criacionismo seja ele tradicional ou do Design Inteligente.
O que fica claro é que você não acompanha os estudos nem em evolução e nem os sobre a origem da vida. A terra era estéril apenas no sentido que ainda não existiam seres vivos, mas isso não quer dizer que não existiam condições propícias ao surgimento e evolução dos primeiros sistemas autorreplicantes e sua evolução nas primeiras células. As radiações UV por exemplo, além de não necessariamente impedirem a vida (como é obvio ao olharmos a nossa volta) podem ter sido uma fonte importante de energia nas reações originais de formação de moléculas orgânicas, além de poderem ter contribuído como agentes seletores de certos tipos de moléculas precursoras dos nucleotídeos, como Ricardo e Szostak mostraram.
A lama, a qual você menciona (argilas mais especificamente como, por exemplo, são as argilas de montogomeronita), além do papel protetor contra UV, tem também propriedades catalíticas e podem ajudar a ordenar moléculas em processo de polimerização. Além disso, provavelmente existiam alguns complexos organometálicos que poderiam proporcionar catálise e estabilização de compostos orgânicos maiores, sem falar nas moléculas orgânicas, como certos açúcares e aminoácidos, além de compostos minerais (como fósforo, enxofre e ferro) expelidos por fontes geotérmicas que, além de proporcionarem materiais e energia através da formação de gradientes térmicos e químicos, através de suas superfícies e poros serviriam como fonte de catálise, acumulação e ordenação de reações cada vez mais complexas. As muitas perguntas sobre a origem da vida já foram feitas e estão sendo investigadas, basta procurar na literatura científica e não há nenhuma impossibilidade a vista, apenas os problemas e dúvidas naturais que surgem de investigar um conjunto de evento (além dos processos e mecanismos) que ocorreram há mais de 3,9 bilhões de anos e cujas evidências são difíceis de descobrir.
Portanto, embora não saibamos muita coisa ainda (o que é normal em termos da pesquisa científica), mesmo assim não há por que afirmar que seria necessário um milagres para a origem natural destes primeiros sistemas e sua, aí sim, evolução.
"E mesmo que tal ocorrência se efetivasse na natureza posteriormente, em que? pergunto,… isso provaria macroevolução nos planos corporais???"
Você realmente não parece ter lido o texto ou se atinado muito com a questão. Estes experimentos mostram como uma grande reestruturação dos 'planos corporais' dos seres vivos, isto é, a passagem da uni para a multicelularidade, a evolução do ciclo uni/pluri celular e, como disse, a diferenciação celular – todos processos associados a uma grande transição macroevolutiva – teriam acontecido.
" veriamos apenas e unicamente, descendência hereditaria genética da espécie gerando esta mesma espécie… cfe. os postulados já bem definidos empiricamente de Mendel."
Não.! Veríamos a mudança na complexidade do organismos e em sua organização de uni para multicelular e portanto o surgimento de um novo nivel da organização biológica. O problema da especiação perto disso é trivial em demanda, como vários estudos mostram a divergência genética das subpopulações das populações ancestrais, com o tempo resultando no acumulo de diferenças genéticas e fenotípicas e eventualmente isolamento reprodutivo. Seus comentários mostram que você realmente não sabe do que está falando. É uma pena.
"Mas para mudanças radicais em novos e diferentes clados taxonômicos verticais certamente haveriam conflitos genéticos, além de outros fatores adversos e agravantes."
Essa é uma mudança radical, além do mais clados surgem sempre por um processo de especiação que nem precisa ser muito radical em termos das diferenças fenotípicas, que fique claro, e é apenas com o tempo que, a medida que novos eventos de especiação vão ocorrendo e os descendentes desses processos divergem mais e mais é que os clados adquirem seu status mais estável, que é que chamamos de 'grupos copa' em contraste com os grupos tronco que marcam as etapas iniciais de divergência. Esse tipo de confusão que você demonstra só faz sentido partindo do pressuposto errôneo e completamente caricato de que os grandes grupos, durante a evolução, surgem exatamente com as características modernas, instantaneamente, o que não é defendido por nenhum cientistas qu estuda seriamente a biologia evolutiva. São os criacionistas que tentam argumentar que é isso que a evolução implica, mas isso é mais uma de várias distorções. O problema é todo de vocês que não compreendem (ou não querem compreender) os conceitos e evidências da biologia evolutiva.
"Como admitem no final do estudo:
"Infelizmente, conhecemos muito pouco sobre a origem desses gargalos reprodutivos envolvendo uma única célula em grupos taxonômicos não-extintos. Daí a importância de estudos como este que mostram, claramente, como um gargalo unicelular deste tipo pode evoluir [ou se reproduzir como ele diz abaixo] já logo durante as primeiras fases de uma transição evolutiva como essa, conferindo vantagens diretas, mesmo na ausência de conflitos genéticos, maximizando o sucesso reprodutivo do indivíduo multicelular nascente."
Perceba que os pesquisadores admitem que ainda não sabemos de muita coisa e é por isso que estes estudos são importantes, pois através deles podemos explorar possibilidades e testar quais as mais razoáveis e plausíveis. Isso é fazer ciência. Creio que você não compreendeu bem a questão.
"Estamos longe de ter uma compreensão realmente satisfatória dessas transições, mas estudos como os de Ratcliff, Travisano e seus vários colaboradores mostram como modelos experimentais podem ajudar muito neste empreitada, iluminando etapas extremamente importantes das grandes transições macroevolutivas."
Este trecho é minha formulação e não é dos autores, apenas para ficar claro. Nele, como não deveria ser de impressionar admito que ainda existe muito o que sabemos, mas diferente do que bizarramente você parece ser compreendido disso, os experimentos deste tipo ajudam muito a compreender melhor a questão e mais uma vez mostram que não há por que esperar milagres e que as condições favoráveis a este tipo de tranição são são nada absurdas. Lembre-se da extrema velocidade em que isso ocorreu. Mesmo sabendo que em ambientes naturais isso seriam menos comum e demoraria mais tempo, fica claro que é perfeitamente viável e, o mais importante, os processos envolvidos predisporiam as linhagens futuras e evoluírem ainda maior complexidade por causa de segregação genética e clonalidade associada a reprodução por propágulos unicelulares. Não perceber estes avanços, mostra como sua compreensão da questão está equivocada.
Você realmente está bem confuso e não compreendeu o meu texto e nem o trabalho de Ratcliff e colaboradores. Na verdade, você parece ter grande dificuldade de compreender com as ciências funcionam. O primeiro ponto é que, o fato de termos conhecimento incompleto, não é o mesmo que admitir que não temos conhecimento algum e nem que este conhecimento seja impossível e, muito menos, que haja a necessidade em postular-se um criador que, no final das contas, não explica nada a menos que tenhamos evidências independentes de que tal ser exista, de que ele tenha as capacidades necessárias e de como ele teria feito o que supostamente fez.
"Uma coisa é fazermos experiências em laboratório planejadas inteligentemente, outra é verificarmos se de fato o que desejamos, ocorre naturalmente nos seres vivos em inúmeros processos transformativos 'macro' desde amebas até chegar a girafas, elefantes e GENTE??!! tanto fósseis como vivos parecem não revelar nenhuma das inúmeras fases macroevolutivas necessárias."
Sds."
Já expliquei como suas objeções são irrelevantes, pois os tipos de experimentos que foram feitos por Raticliff e colaboradores servem como 'prova conceitual' e como forma de investigar quais os mecanismos e processos estariam por trás destes eventos macroevolutivos, o que são objetivos complementares aos que podem ser alcançados por meio de estudos comparativos e filogenéticos (morfológicos e moleculares) dos organismos uni e multicelulares que revelam QUE e QUANDO estes eventos aconteceram. Isso é assim por que o tipo de fenômenos macroevolutivos em toda a sua extensão que você faz menção ocorre em em períodos geológicos mais estendidos de tempo como mostra o registro fóssil e as estimativas baseadas em dados moleculares. Ninguém afirma que eles ocorrem do dia para a noite, como você e outros criacionistas parece querer concluir e, assim, desqualificar.
O problema é que você parece ter em mente definições bem confusas e diferentes das dos cientistas (o que é comum entre os criacionistas) sobre o que é evolução (especialmente do que é a chamada macroevolução e sobre os padrões, processos, mecanismos e as escalas de tempo nela envolvidas), também não compreendendo que os cientistas empregam múltiplas abordagens complementares para compreender estes eventos, padrões, mecanismos e processos evolutivos. As conclusões portanto não saão baseadas em um único estudo e nem em um único modelo, mas em uma gama de abordages, experimentos e linhas de investigação independentes e complementares.
Sua crítica, portanto, carece de qualquer mérito pois ela usa um experimento e seus resultados para objetar a questões respondidas por outros tipos de estudos, além de negar o tipo de conhecimento que estes experimentos específicos nos trazem ao tentar redefinir conceitos, misturar questões, exagerar e inventar lacunas em nosso conhecimento.
Além disso, preciso enfatizar que não existem alternativas cientificamente viáveis para a explicação da origem da vida – que, como eu disse, é uma questão diferente, ainda que relacionada à evolução biológica – uma vez que postular um criador com poderes infinitos, conhecimento ilimitado e objetivos acima de nossa compreensão não nos dá, de fato, qualquer resposta cientifcamente proveitosa.
Aliás, é por isso que mesmo muitos religiosos (especialmente os cientistas religiosos que trabalham com as geociências e com a biologia evolutiva), ao reconheceram este simples fato pragmático, separam sua fé em Deus da investigação científica e das explicações que convêm a esta atividade. Isso é assim por que, mesmo que Deus ou um deus tenha, de alguma forma, sido responsável pela origem de nosso universo, planeta e pela vida, de uma perspectiva científica, o que interessa são os mecanismos e circunstâncias em que isso se deu e que podem ser estudados e esmiuçados com cuidado, de maneira metódica e a partir de evidências empíricas pelos seres humanos, ou seja, os processos e mecanismos naturais. Esta postura não nega a possibilidade da existência de entidades sobrenaturais e nem de domínios transcendentes, mas admite que seu poder explicativo é problemático, pelo menos, caso não operacionalizemos tais seres e domínios de modo que possamos os investigar de maneira mais direta e metódica, o que entra em outras questões filosóficas e teológicas que mostram-se improdutivas e não passíveis do tipo de acordo que seria necessário para investigar tais seres e domínios.
O criacionismo tradicional ou do DI são, por causa destas questões, completamente estéreis quando encarados de uma perspectiva científica, sendo rejeitados por estes pesquisadores religiosos que eu havia comentado, assim como é rejeitado pelos cientistas não religiosos. O problema que simplesmente afirmar que algo é muito complicado e improvável e portanto deve ter sido criado por um superser sobre o qual não tenho evidências independentes e nada posso sobre ele investigar, não é produtivo de uma perspectiva científica, além de ser um raciocínio falacioso, um argumento de ignorância ou de Deus das lacunas. Esta constatação pragmática e meta-metodológica é diferente de dizer que tal Ser não existe, que fique bem claro. Como disse, vários cientistas acreditam em Deus, mas nem por isso tentam explicar os fenômenos que eles estudam alegando que foi ele que os fez e isso deve bastar como explicação e evidência.