Passado evolutivo compartilhado ou projeto compartilhado?


By Ann Gauger

 

Via Evolution News (Adaptação do original em inglês)

Tenho o prazer de anunciar a publicação de um novo papel do Instituto Biológico, uma organização de pesquisa dedicada a investigar os limites da evolução não dirigida e avançar no desenvolvimento de um novo paradigma para a biologia com base no design inteligente. Este artigo, “Enzyme Families — Shared Evolutionary History or Shared Design? A Study of the GABA-Aminotransferase Family“, é o capítulo final do nosso estudo de longo prazo sobre enzimas bacterianas, para determinar se elas podem ser cooptadas para novas funções.

A resposta a esta questão é importante para o debate da evolução. Se as enzimas não podem genuinamente ser recrutadas para  novas funções de forma desgovernada, não importa como elas são semelhantes, então a história evolutiva é falsa.

Publicado na revista BIO-Complexidade, o trabalho foi feito por Marci Reeves, Doug Axe, e eu.

Em um paper anterior que descreveu a dificuldade de cooptar a enzima KBL para executar a função de BIOF.

As duas enzimas são muito semelhantes em estrutura (veja a imagem no Evolution News), mas possuem diferentes reações químicas e diferentes funções na célula.

Queríamos saber se uma KBL mutada poderia substituir uma função de BIOF desaparecida. Depois de mudar quase todos os aminoácidos no sítio ativo da KBL (onde sua química é realizada) para se parecer com BIOF, KBL nunca foi capaz de fazer a troca de função, tal qual a função da BIOF.

Neste trabalho nós expandimos a história e incluímos nove das enzimas mais intimamente relacionadas com BIOF, incluindo uma que supostamente é capaz de realizar tanto a química da BIOF quanto da KBL.

 Usando mutagênese aleatória testamos cada mutação de uma única base nestes nove genes. Nenhum deles estavam dentro de uma mutação de cooptação. Testamos a cooptação das duas enzimas mais prováveis, gerando duas bases combinadas de mutações. Depois de testar 70 por cento de todas as possíveis mutações de duas bases para cada enzima, ou cerca de 40 milhões de células cada, esse teste também falhou.

O que isso significa? Em um cenário evolutivo, para se obter uma enzima que alterne funções, o primeiro passo é fazer uma cópia de reposição que pode ser mutada sem destruir a função das necessidades celulares. Em segundo lugar, a célula tem que produzir a enzima mutante, porque qualquer enzima emergente será no princípio muito ruim no trabalho. Para compensar, haverá necessidade de haver lotes de enzima ao redor. Em terceiro lugar, há o problema de se encontrar a combinação certa de mutações através da busca aleatória.

Tomadas em conjunto, uma vez que não foi encontrada a enzima que estava dentro de uma mutação de cooptação, o número total de mutações necessárias são pelo menos quatro: uma para a duplicação, outra para super-produção, e duas ou mais alterações de bases individuais. O tempo de espera necessário para atingir quatro mutações é de 10 15 anos. Isso é mais do que a idade do universo. O tempo de espera real provavelmente é muito maior, uma vez que as duas enzimas candidatas mais prováveis ​​não conseguiram ser cooptadas por mutações duplas.

Nós agora abordamos duas objeções levantadas por nossos críticos: que nós não testamos a(s) mutação(ões) certa(s), e que nós não partimos do ponto certo. Nós testamos todas as possíveis alterações de uma única base em nove diferentes enzimas, aquelas nove enzimas são as mais estruturalmente semelhantes dentre todas as famílias de BIOF. Nós também testamos 70 por cento das mutações duplas nas duas enzimas mais próximos dentre aquelas nove.

Por fim, alguns disseram que deveríamos ter usado a enzima ancestral como o nosso ponto de partida, porque eles acreditam que as enzimas modernas são de algum modo diferente das antigas.

Por que eles pensam assim? É porque as enzimas modernas não podem ser cooptadas para qualquer coisa, exceto mudanças triviais na função. Em outras palavras, elas não evoluem!

Este é precisamente o ponto que estamos fazendo.

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