Em Defesa do Design Inteligente

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Dois mecanismos revisam a tradução do DNA. Faça disso três.


Por Evolution News 

[ Obs: Titulo e texto adaptados a partir do original – O artigo possui links no original em inglês – Imagem do EnV com seus devidos créditos ]

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A própria ideia de que as células revisam suas informações genéticas torna o design inteligente intuitivamente óbvio. Não se revisa jargão (linguagem sem nexo). Se as células tivessem pavimentado conjuntos aleatórios de blocos, não importaria realmente a ordem que em eles estivessem reunidos. Sabemos, é claro, que a sequência é importante: a maioria das mutações causam doença ou morte. Revisão é prova por excelência que a informação genética representa a informação real, do tipo encontrada nos livros e nos softwares. Defensores do DI não acham surpreendente, portanto, que as células vão muito longe para proteger suas informações genéticas.

O “controle de qualidade” celular tem sido reconhecido na literatura há algum tempo. De fato, o Prêmio Nobel de Química em 2015 foi para três cientistas que descobriram mecanismos de reparo do DNA. As células inspecionam e corrigem suas macromoléculas informacionais em todas as fases: na transcrição, na tradução e durante a modificação pós-tradução.

Existem máquinas moleculares em movimento inspecionando outras máquinas em trabalho na célula. Elas reconhecem as proteínas dobradas e as marcam para degradação. E quando a célula se divide, as máquinas moleculares verificam cada letra quando as cadeias do DNA são duplicadas. As células estão em atividade de “controle de qualidade”.

Revisão, no entanto, é um passo além da reparação. Uma célula pode reparar uma cadeia quebrada de DNA, sem levar em conta a sequência de “letras” nucleotídicas. A revisão real deve garantir a precisão da própria sequência. A célula verifica erros de digitação? Absolutamente.

Um artigo na Proceedings of the National Academy of Sciences compartilhou novas evidências que suportam a questão do design. Pesquisadores da Universidade de Uppsala, na Suécia, encontraram não apenas uma, mas duas etapas de revisão independente no ribossomo além da que já era conhecida.

Elas ocorrem onde transcritos de RNA mensageiro são traduzidos em proteínas. O título diz que: “Duas etapas de revisão amplificam a precisão da tradução de códigos genéticos”. Aqui está a declaração sobre o significado da descoberta:

Descobrimos que dois passos de revisão amplificam a precisão da leitura do código genético, não um passo, como até agora se acreditava. Nós caracterizamos a base molecular de cada um destes passos, pavimentando o caminho para a análise estrutural em conjunto com a estrutura baseada em cálculos de energia livre padrão. Nosso trabalho destaca o papel essencial do fator de alongamento Tu para a tradução precisa do código genético, tanto na seleção inicial quanto na revisão. Nossos resultados têm implicações para a evolução da leitura eficiente e precisa do código genético através da revisão em vários passos, o que atenua os efeitos, doutra forma prejudiciais, ocorrido na compensação obrigatória entre eficiência e precisão na seleção do substrato feito por enzimas. [Enfase adicionada.]

Se você se lembra da animação dos passos de tradução em Unlocking the Mystery of Life (Desbloqueando o Mistério da Vida), lembre-se que os transcritos do RNA mensageiro (mRNA) são lidos em conjuntos de três letras (codons). Correspondendo aos codões de mRNA, estão as moléculas de RNA de transferência (tRNA), cada uma equipada com um “anticodon” correspondente numa extremidade e um aminoácido na outra extremidade (quando carregadas, são chamadas aminoacil-tRNAs ou aa-tRNAs). Como os codões e anticódons se emparelham em arquivo único dentro do ribossomo, os aminoácidos se fixam em arquivo único com ligações peptídicas.  A crescente cadeia polipeptídica irá se tornar uma proteína após a tradução ser completada.  Adicionalmente, as “chaperonas” moleculares asseguram que as cadeias polipeptídicas resultantes sejam dobradas corretamente em máquinas moleculares funcionais.

A equipe de Uppsala examinou o ribossomo para dar uma olhada no passo onde o tRNA encontra o mRNA. Eles sabiam que a seleção do tRNA correto era um primeiro passo crucial, inicialmente previsto por Linus Pauling sete décadas atrás. Quando a precisão medida na tradução mostrou-se realmente maior do que Pauling predisse, os biólogos moleculares suspeitaram que algum tipo de mecanismo de correção de erro deveria estar funcionando. Um mecanismo de revisão foi posteriormente encontrado no ribossomo. Mas como isso funciona? Podemos nos relacionar com revisores humanos, mas como as moléculas sem olhos são corrigidas no escuro dentro de um ribossomo?

A amplificação de precisão por revisão exige que o descarte de substrato seja conduzido por uma diminuição do potencial químico desde a entrada de um substrato até sua saída ao longo do caminho de revisão. Uma maneira de programar tal queda no potencial químico é acoplar o descarte de substratos por revisão a hidrólise de GTP ou ATP com alto potencial químico com o baixo potencial químico de seus produtos hidrolíticos.

Resumindo, a revisão precisa ser eficiente em termos de energia, mas não acontecerá sem o gasto de uma molécula rica em energia para empurrá-la. A reação deve favorecer a obtenção da molécula certa onde ela pertence.

Os bioquímicos sabiam que cada aa-tRNA teria de ser preparada para o seu papel através da ligação a um assistente chamada Fator  Elongation Tu (EF-Tu), mais uma molécula de combustível, GTP. Mas, depois desse passo, os autores encontraram outros dois:

Descobrimos que o ribossomo bacteriano utiliza dois passos de revisão seguindo a seleção inicial de RNAs de transferência (tRNAs) para manter uma elevada precisão da tradução do código genético. Isto significa que existem três passos de seleção para o reconhecimento de codões feito por aa-tRNAs. Em primeiro lugar, existe uma seleção inicial de codões por aa-tRNA no complexo ternário com o fator de alongamento Tu (EF-Tu) e GTP. Em segundo lugar, há revisão do aa-tRNA no complexo ternário com EF-Tu e PIB. Terceiro, há revisão de aa-tRNA na forma EF-Tu-independente, presumivelmente após a dissociação de EF-Tu · GDP do ribossomo (Figura 1).

Isto amplifica significativamente a precisão da tradução. “Embora já tenha sido reconhecido que a revisão em vários passos confere maior precisão e eficiência cinética em substrato-seletivo, via reações catalisadas por enzimas do que passo único de revisão”, dizem eles, “tem sido tomado como certo que existe apenas um único passo de revisão na seleção de tRNA no ribossomo tradutor”.

As novas descobertas lançam nova luz sobre os passos moleculares reais, necessários para a correção de alta precisão. E, embora seu trabalho tenha sido feito em bactérias, “sugerimos que os mecanismos de revisão em dois estágios funcionem não apenas em bactérias, mas também em eucariotos e, talvez, em todos os três reinos da vida”.

Como um evolucionista explica isso? No início do artigo, eles dizem: “Sugerimos que a revisão em vários passos na tradução de códigos genéticos tenha evoluído para neutralizar possíveis pontos potenciais de erro, na seleção inicial do(s) aa-tRNA(s) propenso(s) a erro(s) no complexo ternário com EF-Tu e GTP”.

Mas isso não pode ser verdade. É uma declaração teleológica. A seleção natural não pode “evoluir para” fazer nada. Logo depois no artigo, eles se concentram mais na questão, apresentando o enredo como um conto de fadas evolutivo: “Por que a Mãe Natureza evoluiu duas etapas de revisão na tradução de códigos genéticos?”.

A existência de dois passos distintos de revisão pode parecer surpreendente, porque a precisão da seleção inicial do codão pelo complexo ternário é normalmente notavelmente alta. Por conseguinte, sugerimos que a revisão em dois passos evoluiu para neutralizar os efeitos deletérios de um pequeno número de pontos de erro distintos para a seleção inicial do codão observada in vitro e in vivo.

Isso deve causar ainda mais tristeza para o neodarwinismo, porque mostra que a revisão de um único passo “normalmente é notavelmente alta”.  Em essência, a célula verifica a sua tradução, já precisa. Eles realmente usam a palavra “revendo” para descrever isso. Eles estimam que a revisão forneça um aumento de milhões de vezes em precisão, muito acima da modesta amplificação de revisão na gama dos trezentos, observada aqui.

Além da descoberta inesperada de duas etapas de revisão, o presente estudo identificou a base estrutural do primeiro passo EF-Tu-dependente e sugeriu características mecanicistas de ambas as etapas de revisão. Esses achados facilitarão a análise estrutural das etapas de revisão, junto com cálculos baseados na estrutura de suas energias livres padronizadas que codificam codões, para uma compreensão mais profunda da evolução da leitura precisa do código genético.

Outros Exemplos de Sistemas Redundantes na Célula.

Este não é o único caso de sistemas múltiplos e independentes na célula. Três pesquisadores em Massachusetts, também publicando na Proceedings of the National Academy of Sciences , descobriram mecanismos redundantes para reparar rupturas de cadeia dupla no DNA.  As duas vias, NHEJ e MMEJ, podem funcionar como sistemas primários e de backup. “É possível que haja redundância parcial entre as vias NHEJ e MMEJ, com MMEJ servindo como um backup e NHEJ sendo o principal mecanismo.” O caminho do backup contribui para a reparação de algumas rupturas duplas, mas não todas. Posts anteriores aqui no Evolution News apontaram redundância em sistemas biológicos, como este, afirmando que os “caminhos são organizados em uma rede entrelaçada, muitas vezes redundante, com arquitetura que está intimamente relacionada com a robustez do processamento de informação celular”. Outro artigo apontou que os cromossomos parecem ter um sítio de backup para centrômeros.

O que aprendemos nesses artigos combina bem com o que David Snoke disse em um podcast do ID the Future sobre a Biologia de Sistemas como a maneira do engenheiro de olhar a vida (para mais, veja isto de Casey Luskin). Engenheiros entendem conceitos como backups, redundância, dupla verificação e controle de qualidade. Eles percebem que há tradeoffs entre precisão e velocidade, assim, eles buscam aperfeiçoar os requisitos de projetos concorrentes.

Em vez da visão de baixo para cima do reducionista, o biólogo de sistemas toma a visão de cima para baixo: como todos os componentes funcionam juntos como um sistema? Na prática, diz ele, os biólogos de sistemas procuram entender os seres vivos como exemplos de sistemas otimizados, e também a “engenharia reversa” deles de maneiras inovadoras. Em ambos os contextos, o design inteligente – não a evolução darwiniana – é o conceito operacional que conduz a ciência.

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