Ainda ENCODE

Falei há pouco tempo sobre um paper que criticava o projeto ENCODE sem piedade, e um dos argumentos levantados pelos autores é a utilização de células HeLa como modelo biológico. Essas células não eram consideradas um bom modelo para averiguar a expressão de genes, uma vez que é conhecido que em células tumorais a expressão genética é bastante superior àquela que ocorre em células normais; mais do que isso, muitos dos genes expressos não resultam em proteínas funcionais (e aqui o “funcionais” é a chave, porque muita da discussão relativamente a esse projeto prende-se com a interpretação livre dessa palavra).

A questão é que as células HeLa viram pela primeira vez o seu genoma sequenciado. Para além de se concluir que estas células possuem anormalidades como a presença múltipla de vários cromossomas, também se verificou, segundo a Nature, 

around 2000 genes are expressed at levels higher than those of normal human tissues because of the duplications.

 

Questões como esta levam os investigadores a meditar sobre a utilização destas células como modelo biológico, uma vez que se afastam daquilo que uma célula humana normal é e, como tal, evidências observadas nesse tipo de células pode não se verificar em células normais. Outra maneira de dizer isto é que, como estas células provém de um ser humano, pode-se pensar que o modo como elas funcionam são o paradigma do que acontece nas nossas células quando, afinal, não o é.

Podem ler também sobre isto na Scientific American.

Jornadas de Bioquímica – Universidade do Minho

No dia 10 de Abril de 2013 ocorrerá, na Universidade do Minho as IV Jornadas de Bioquímica.

Estas jornadas contarão com a habitual presença de investigadores portugueses, que nos falarão sobre os projetos que têm vindo a desenvolver. Contará também, no final, com uma sessão de mesa redonda, na qual os participantes terão a oportunidade de conversar com Bioquímicos cujas vidas profissionais não se focam na investigação sem, contudo, terem fugido da Bioquímica.

Alguns dos investigadores incluem Tiago Carneiro, do Instituto Gulbenkian de Ciência, e Isabel Petersen, do Instituto de Nanotecnologia Ibérica.

Podem consultar o restante programa das Jornadas aqui.

Mais informações sobre todo o evento no seu site oficial e na página de Facebook.

Bicamada Lipídica

Já várias vezes referi neste blog que as células (dos eucariotas e das bactérias) possuem uma membrana formada por uma bicamada fosfolipídica.

Esquema de uma bicamada fosfolipídica

Esta não é, contudo, o único modo em que os lípidos membranares se podem hipoteticamente organizar. Para além da formação de uma bicama podem formar uma monocamada lipídica, apesar desta hipótese ser menos provável. Contudo, é necessário provar experimentalmente que a membrana celular é efetivamente uma monocamada.

O teste decisivo foi efetuado por dois cientistas – Evert Gorter e François Grendel -, que demonstraram de uma maneira bastante simples que a membrana lípidica que rodeia os glóbulos vermelhos tem duas moléculas de espessura.

O primeiro passo da experiência é, como parece óbvio que seja, a extração de sangue das espécies animais em estudo. Este estudo não se baseou somente num tipo de organismo, mas sim em seis: um cão, uma ovelha, um coelho, um porquinho da Índia, uma cabra e um ser humano. Presumo que voluntários tenha sido apenas o último.

A extração dos lípidos dos eritrócitos foi feita com recurso à acetona (e neste ponto eu não sei como é que conseguiram extrair os lípidos apenas dos eritrócitos, sem haver contaminação com lípidos das membranas de outras células presentes no sangue), dizendo os autores que a parte mais complicada era a evaporação da acetona para obter apenas os lípidos, uma vez que esse procedimento resultava em perdas de composto.

Tendo extraído os lípidos das células, os autores estavam em condições de medir a superfície ocupada por uma monocamada desses mesmos lípidos. Desde Irvin Langmuir que os autores sabiam que lípidos dissolvidos em benzeno e colocados sob uma superfície aquosa se organizariam de modo a formar uma monocamada lipídica. No entanto, quando os lípidos são adicionados a essa superfície aquosa, se esta for suficientemente grande, a organização adquirida pelos lípidos não será imediatamente a pretendida. Variando a superfície da água, os autores conseguiram verificar em que momento é que se formava a monocamada, pois estes tinham o conhecimento de que apenas existe força exercida pelos lípidos numa direção paralela à superfície da água quando estes se encontram organizados segundo uma monocamada.

Organização dos lípidos em monocamada na superfície da água.

Ora, a partir do momento em que essa força é detetada, sabe-se então qual é a configuração adoptada pelas moléculas de lípido. Essas medições foram feitas recorrendo a um instrumento chamado de “tina de Langmuir-Blodgett” (em tradução livre). Este instrumento ainda é utilizado hoje em dia em laboratórios para estudar, por exemplo, fenómenos relacionados com pressões exercidas por monocamadas lipídicas. Que é, aliás, a utilização que foi dada por Gorter e Grendel nesta experiência. No vídeo a seguir está um tutorial amador sobre como usar tal aparelho.

Aparelho utilizado por Gorter e Grendel para criarem as monocamadas lipídicas.

Gorter e Grendel mediram seguidamente a área ocupada pela monocamada lipídica. E já vamos ver em que é que isto vai ajudar a compreender se a camada tem uma espessura de um ou dois átomos.

Pegando em amostras de sangue de todos os organismos utilizados os autores calcularam a quantidade de células presentes numa dada quantidade de sangue, utilizando para isso uma câmara de contagem.

Uma câmara de contagem de células, ou câmara de Bürker, não é nada mais do que uma lâmina de microscópio especial. Especial na medida em que contém grelhas de tamanho conhecido, que permitem, através da contagem do número de células numa superfície de área conhecida, calcular a quantidade total de células numa dada amostra. A fotografia está desfocada, as minhas desculpas por ser mau fotógrafo.

Os autores seguidamente (ou antes. a ordem realmente não interessa) calcularam a área superficial de cada célula, recorrendo à equação de Knoll que, para uma célula em forma de disco como são os nossos glóbulos vermelhos, nos diz que a área superfícil é igual ao dobro do quadrado do diâmetro da célula. Gorter e Grendel determinaram o diâmetro dos eritrócitos de cada espécie recorrendo a desenhos em papel milimétrico, com as devidas contas feitas para a ampliação do microscópio. E depois disso, é óbvio que conhecendo o diâmetro das células os autores facilmente calcularam a área superficial.

Resumindo, até agora temos dois cálculos feitos:

• a área superficial de uma monocamada dos lípidos extraídos das membranas dos glóbulos vermelhos;
• a área superficial de cada eritrócito, o que significa que se sabe a área superficial do conjunto dos eritrócitos numa amostra (foi para isso que se andaram a contar células).

Tendo isto, é possível fazer algumas previsões assumindo que as membranas celulares são formadas por uma monocamada ou por uma bicamada lipídica:

• se as células se encontrarem rodeadas por uma monocamada lipídica, então a área superficial total medida na tina de Langmuir-Blodgett é igual* à soma das áreas superficiais dos glóbulos vermelhos na mesma quantidade;
• se as células estiverem rodeadas por uma bicama lipídica, então a área superficial da monocamada medida na tina de Langmuir-Blodgett será o dobro da soma das áreas superficiais dos eritrócitos numa quantidade igual.

Presumo que este esquema consiga explicar melhor a situação anterior: à esquerda apresentam-se duas células hipotéticas intactas. A célula A tem uma membrana formada por uma bicamada lipídica. A célula B é formada por uma monocamada lipídica. Ao extrair-se os lípidos das células, como foi feito, estes desorganizam-se, deixando de formar estas estruturas. Na tina de Langmuir-Blodgett estes lípidos reorganizam-se formando uma monocamada. No caso A, a área superficial da célula será metade* da área superficial da monocamada, uma vez que a área superficial da célula não contabiliza a camada da membrana interna. No caso da monocamada a área superficial é igual em ambas as situações. Por falar nisso, teria sido mais inteligente da minha parte não ter feito um risco preto seguido de um risco verde. Como durante a extração das membranas ocorre a sua rutura, a reorganização dos lípidos em monocamada seria aleatória, pelo que a minha representação, a ser mais correta, deveria ter traços verdes alternados com traços pretos.

Ora, com os dados todos que foram calculados é fácil verificar qual das hipóteses é que é sustentada, bastando para isso fazer uma razão entre as duas áreas superficiais. E os resultados são estes:

A razão entre as duas áreas encontra-se na última coluna. Pode-se verificar que são todas iguais a 2 ou muito próximas desse valor. Tabela retirada do artigo que se encontra citado no final do post

E foi com uma experiência que, podendo não ser simples do ponto de vista prático, é simples do ponto de vista conceptual, se conseguiu demonstrar que as membrandas celulares são na realidade uma bicamada lipídica.

Artigo:

Gorter E, Grendel F. 1925. On bimolecular layers of lipoids on the chromocytes of the blood.J Exp Med 41: 439–443

*Eu presumo que a área superficial medida na tina não tenha que ser exatamente igual à soma das áreas superficiais de cada célula, uma vez que a área superificial da camada lipídica externa da bicamada é muito ligeiramente superior à área superficial da camada interna. Seja como for, esta diferença é, pelo que mostram os dados, desprezível. É curioso que se fosse unicamente esta a fonte de erros nas razões obtidas, então apenas se verificariam razões menores do que 2. Mas não é isso que acontece. Talvez tenha havido mesmo problemas na evaporação da acetona.

ENCODE

Em Setembro do ano passado saíram os resultados finais do projeto ENCODE. Este projeto, destinado a estudar o genoma humano, concluiu que (entre outras coisas), cerca de 80% do genoma humano tem alguma função. Mesmo que essa função não seja a codificação de proteínas, os investigadores deste projeto afirmam que 80% do nosso genoma se encontra ativo, conforme noticiado inclusive pelo Público.

Já tinha lido em alguns blogs várias críticas a este estudo (o Sandwalk foi um desses), dizendo que apenas é famoso devido à importância que os media lhe deram (ou que os autores fizeram por ter por parte dos media), e não devido à qualidade das suas conclusões. Um assunto em tudo semelhante ao que se passou com a bactéria GFAJ-1.

Para além dos blogs, foi publicado no dia 16 na revista Genome Biology and Evolution um artigo (e talvez os leitores portugueses achem interessante notar que entre os autores consta um português) que continua as críticas a esse mesmo estudo.

Os autores deste artigo defendem que o raciocínio seguido pelos vários autores do ENCODE apresenta falhas, e a escolha dos métodos estatísticos para avaliar os seus resultados apresentam um bias que leva à conclusão de que o número de genes ativos é na realidade superior àqueles que se encontram realmente ativos.

Uma das primeiras falhas apontadas por estes autores é o facto de no ENCODE não se ter tido em consideração o efeito da Evolução nos genomas dos organismos. A evolução ocorre maioritariamente por mutações, que podem ser positivas, negativas ou neutras. Se houver pedaços de DNA no nosso genoma que apresentem uma variabilidade baixa, supõe-se que esse pedaço de DNA é importante o suficiente para ser conservado através dos tempos, isto é, há seleção para a conservação dessas sequências. Se, por outro lado, houver pedaços de DNA com uma variabilidade muito grande (tais como os short tandem repeats), então pode-se deduzir que a sua importância não é significativa (ou nenhuma), pelo que as mutações que vão ocorrendo são neutras, isto é, não afetam o fenótipo do indivíduo, pelo que não há nenhuma pressão seletiva para manter essas sequências inalteráveis com o passar dos tempos.

É esta visão evolutiva, defendem os autores, que falta ao ENCODE. Aparentemente, os autores deste projeto não levaram em consideração a questão da conservação/não conservação de sequências genéticas.

Outra crítica levantada pelos autores do artigo “On the immortality of television sets: “function” in the human genome according to the evolution-free gospel of ENCODE” é uma falácia que em lógica se chama “afirmação do consequente”. Esta falácia lógica segue o seguinte formato:

Se A, então B.

B.

Então A.

De um modo mais simples, o que os autores do ENCODE fizeram, segundo este artigo, é procurar a funcionalidade de um gene através de características que costumam estar associadas à funcionalidade de genes que sabemos que são funcionais. Por exemplo, sabe-se que um gene que é funcional é transcrito, mas não podemos afirmar que um gene que é transcrito é necessariamente funcional. Os autores deram inclusive o exemplo de sequências nucleotídicas que são expressas, como os pseudogenes (genes que perderam a sua função mas que se mantém no genoma; podem ser considerados genes parasitas). Mais interessante do que isto, estes genes são mais expressos em determinados tipos de células e, entre esses tipos de células, incluem-se as células tumorais que foram utilizadas no ENCODE como material de estudo.

Relativamente ao malabarismo estatístico que estes autores afirmam que os primeiros fizeram, o que acontece é que estes autores afirmam que no ENCODE utilizaram métodos estatísticos que favorecem a sensibilidade em detrimento da seletividade. Isto significa que o número de falsos positivos será superior. Se a sensibilidade for maior do que a seletividade, o que acontece é que detetar-se-ão mais genes funcionais, com uma determinada probabilidade (um erro) de se estarem a contabilizar genes que na realidade não são funcionais. Caso tivessem optado por um viés de seletividade em detrimento da sensibilidade, detetar-se-ia um menor número de genes funcionais, sob pena de não se contabilizarem genes que são efetivamente funcionais. Quando se faz um estudo estatístico tem-se estes erros em mente, e escolhe-se um método que esteja de acordo com aquilo que se pretende estudar. Se se pretendesse determinar com um grau de certeza elevado que genes são funcionais e distingui-los dos que não são, então dever-se-ia optar por um tratamento estatístico que favorecesse a seletividade.

Esta questão é semelhante à purificação de compostos químicos. Se se quer extrair uma proteína e se quer ter apenas a maior quantidade possível dessa proteína, então extrai-se através de um método genérico, correndo o risco de contaminações com outras proteínas que não a de interesse. Se, por outro lado, se quiser uma proteína bastante purificada, nesse caso será necessário recorrer a métodos de purificação, que nunca terão um rendimento de 100% (isto é, iremos perder parte da proteína que queremos obter), mas ao menos garante-se que as contaminações serão menores.

Dadas as críticas que o ENCODE tem sofrido, o mais provável é que de facto 80% do nosso genoma seja uma estimativa exagerada do número de genes funcionais. Continuaremos a ter os nossos transposões, os SINES, os LINES, os restos de DNA viral e outros parasitas genómicos sem função atribuída no nosso genome, dando força à afirmação de que, a termos sido construídos por um engenheiro, este deve ter aprendido tudo por equivalências.

Este artigo continua com uma série de críticas tanto ao raciocínio como aos métodos utilizados. O artigo lê-se bem e é gratuito, pelo que volto a colocar o link e recomendo a sua leitura.

Ler aqui.

 

Diluições

As diluições consistem, na prática, na transformação de uma solução concentrada numa solução menos concentrada. Isso pode ser conseguido através, por exemplo, da adição de solvente.

Vamos só abordar rapidamente isso de solventes, solutos e concentrações. Primeiro, uma solução tem um solvente e um soluto. Pegando num copo de água com açúcar, o solvente é a água e o soluto é o açúcar. Nem sempre as soluções têm que ser líquidas e nem sempre o solvente e o soluto têm que ter estados físicos diferentes. Por exemplo, sei misturarmos 10 ml de água com 2 ml de etanol temos à mesma uma solução, desta vez uma solução em que o solvente é a água (porque está em maior quantidade) e o soluto é o etanol. E existem mais variações, que não vale a pena abordar.

A concentração de uma solução pode ser calculada em diferentes unidades, conforme nos dá mais jeito. Por exemplo, se tivermos 5 g de açúcar num recipiente e o enchermos com água até perfazer um volume total de 1 L, temos uma concentração de 5 g/L. Independentemente da quantidade de água que pegarmos desse recipiente (depois de ter misturado bem o soluto e o solvente, e assumindo que o soluto se dissolve completamente), sabemos que vamos ter sempre 5 g/L. Com uma regra de três simples sabemos, portanto, a quantidade de açúcar, em gramas, numa dada quantidade de água.

A concentração pode também ser feita em termos de moléculas. Se tivermos 5 moléculas de açúcar em 1 L de água, temos uma concentração de 5 moléculas/L. No entanto, o número de moléculas presentes numa solução é sempre muito grande, pelo que os químicos preferem falar de moles em vez de falar em número de moléculas. Do mesmo modo que uma dúzia de ovos corresponde a 12 ovos, uma mole de moléculas corresponde a . (perdoem-me a má qualidade da imagem, mas acho preferível a escrever 6.02 x 10^23). Este número é igual a 602000000000000000000000 moléculas. Bastantes coisas, portanto. Do mesmo modo que uma dúzia de ovos são 12 ovos e 2 dúzias de ovos são 24 ovos e por aí adiante, o tratamento matemático que se faz com o número de moles é precisamente o mesmo. 1 mol (mol é abreviatura de mole, porque alguém achou que uma letra a mais faria toda a diferença) equivale àquele número ali em cima, portanto 2 mol equivalem ao dobro daquele número e 0.5 mol a metade daquele número.

Voltando às concentrações, se tivermos uma mole de açúcar em 1 L de água, teremos uma solução com uma concentração de 1 mol/L, que pode também ser escrito 1 M (e diz-se que tem uma concentração de um molar).

Se tiveremos uma solução e lhe deitarmos solvente, vamos estar obviamente a diminuir a razão de quantidade de soluto por solvente. Por exemplo, se tinhamos 5 g de açúcar em 1 L de água e deitarmos nessa solução mais 1 L de água, passaremos a ter 5 g de açúcar por 2 L de água, e a concentração que antes era de 5 g/L passará a ser de 2.5 g/L. A esta diminuição da concentração do soluto chama-se diluição.

As diluições são úteis em vários contextos. Usamos diluições quando fazemos sumo a partir de sumo concentrado, e sabemos que podemos variar a intensidade do sabor do sumo variando a quantidade de água que lhe deitamos. As diluições são também muito utilizadas em contexto laboratorial, sendo que nesta caso (geralmente) não se fazem diluições a olhos, mas sim tendo em conta aquilo que pretendemos obter. E como se tem como objetivo obter uma solução com uma dada concentração, é necessário fazer algumas contas.

Suponha-se que se tem 1 L de uma solução com uma concentração 1 M. Se quisermos obter a partir dessa solução 1 L de uma solução 10x menos concentrada como é que o podemos fazer? Ora, uma solução 10x menos concentrada será uma solução com 0.1 M.

Se a nossa solução final vai ter uma concentração de 0.1 M e vai ter um volume de 1 L, qual é a quantidade de solvente que iremos precisar? Vamos precisar de um volume de solução inicial tal que conterá a quantidade de 0.1 mol de soluto. E se 1 L tem 1 mol, 0.1 L terá 0.1 mol. Portanto, se pegarmos em 0.1 L da nossa solução concentrada e lhe misturarmos 0.9 L de solvente, obteremos uma solução com um volume de 1 L e com uma concentração de 0.1 M. É interessante ver que se fizermos a razão entre o volume final da nossa solução, que é 1 L, e o volume utilizada da solução inicial, que é 0.1 L, obtemos 1/0.1 = 10. A este falor chama-se fator de diluição, e corresponde à razão pela qual se dilui a solução.

Vamos levar agora isto ao extremo e dizer que fazemos uma diluição de 10x 400x. Isto é, diluímos uma solução inicial 10x. Pegamos nessa solução diluída e diluímos mais 10x. Pegamos agora neste última solução diluída e diluímos mais 10x. E continuamos este ciclo de diluições até perfazermos as 400 diluições.

Vamos assumir que começamos novamente com uma solução de 1M, onde o solvente é água. Diluímos essa solução 10x e, como vimos, obtemos uma solução com uma concentração de 0.1M. Se diluirmos esta solução 10x torna-se desnecessário fazer contas (mas encorajo qualquer um a fazê-las se houver duvidas) para saber que se vai obter uma solução com uma concentração de 0.01M. Dilui-se esta mais 10x e obter-se-á uma solução com uma concentração de 0.001M. E assim sucessivamente. Ora, torna-se relativamente simples verificar que ao fim de 3 ciclos de diluições por um fator de 10 se obtém uma solução 1000 vezes diluída. 1000 = 10 x 10 x 10 = 10³. Sabendo que é isto que vai acontecer, sabemos já que no final obteremos uma solução com um volume de 1 L e uma concentração 10⁴⁰⁰ vezes inferior à concentração inicial. Ou seja, a solução vai ter uma concentração de 10^-400 M. Para quem não esteja muito à vontade com notação científica, este número corresponde a 400 zeros seguidos por um 1. Uma coisa tipo 0.000000000 ….. 1. Que para uma pessoa normal e na maior parte das circunstâncias se arredonda para zero.

As diluições descritas no parágrafo anterior são diluições em série, isto é, dilui-se sucessivamente soluções já elas próprias diluídas. Se o soluto tiver uma cor é possível verificar um esbatimento da mesma ao longo à medida que as diluições são feitas.

Seja como for, vamos continuar a trabalhar com este número. (Caso tenham usado alguma calculadora para verificar o que tenho dito, podem pousá-la. Estes números vão ser tão pequenos que a calculadora vai der erro. Podem tentar o Wolfram Alpha, no entanto). 1 L de solução com aquela concentração terá 10⁻⁴⁰⁰ moles de soluto.

Se 1 mol = 6.02 x 10²³ moléculas, então 10⁻⁴⁰⁰ mol = 6.02 x 10⁻³⁷⁷ moléculas. Este número é obviamente inferior a uma molécula. Na verdade, é praticamente zero moléculas (e em termos práticos é-o efetivamente).

Consideremos agora o restante litro de água*. 1 L de água tem ~55.56 mol de moléculas de água. Contas feitas, tem 3.34 x 10²⁵ moléculas de água. Note-se que aqui o expoente não tem o sinal negativo, pelo que este número equivale a 33400000000000000000000000 moléculas de água. Fazendo uma percentagem entre o número de moléculas do nosso hipotético soluto e o número de moléculas do solvente:

10⁻³⁷⁷/3.34 x 10²⁵ *100 = ~3 x 10^-401 %. Tendo em consideração esta percentagem, pode-se calcular que se encontrará apenas 1 molécula em cerca de 3 x 10⁴⁰² moléculas. Dado que se estima que o universo observável tenha cerca de 10⁸⁰ átomos, é possível ver que seriam necessários cerca de 10³²² universos de água para se encontrar uma única molécula do soluto.**

Isto não faz grande sentido, certo? Eu acho que não. Mas, não querendo apontar o dedo a ninguém, um medicamento muitas vezes publicitado na televisão, cujo nome começa em osc e acaba em inum é feito através de uma diluição deste género. Ou seja, o soluto que aparentemente seria o que traria a cura deixa de existir em solução se estas diluições forem feitas, . Para além do mais, em termos práticos ninguém faz nenhuma diluição deste género, porque é preciso um número muito inferior de diluições para se eliminar um soluto de uma solução – coisa que, aliás, não costuma ser o objetivo de fazer uma diluição. As diluições fazem-se para se ter menos quantidade de um soluto, e não para se ficar só com solvente. Se for para isso, há técnicas de separação muito mais rápidas e simples.

A vantagem das diluições absurdas que por vezes são feitas é que os compostos ativos tais como, por exemplo, fígado de pato, já não estão presentes em solução, o que torna o medicamento consideravelmente menos nojento. Não que os medicamentos que funcionem nunca tenham coisas passíveis de serem consideradas repugnantes. Mas como funcionam uma pessoa vai acatando.

 

* Tecnicamente não é 1 L de água porque o soluto ocupa algum volume. O volume ocupado será mínimo em comparação com o volume do solvente, pelo que é uma aproximação que não me parece que prejudique o raciocínio.

** Átomos e moléculas são coisas diferentes, mas neste caso eu só queria dar uma noção de escala. É indiferente que o número de moléculas de solvente seja inferior ao número de átomos do universo.

Células Eucarióticas – A Hipótese do Hidrogénio para a sua Origem

Os taxonomistas são cientistas que gostam de organizar os organismos vivos em várias categorias, sendo que essa organização pode ser feita, por exemplo, com base nas relações filogenéticas entre os organismos, isto é, as suas relações evolutivas. Dado que estas classificações são artificiais na medida em que uma pessoa pode definir um sistema de organização diferente (com base em características morfológicas, por exemplo, ou até com base na utilidade económica dos organismo, sendo este método de organização o preferido dos agiotas banqueiros), vários sistemas podem ser encontrados.

Um desses sistemas, proposto por Carl Woese*, divide os organismos vivos em três domínios: Bacteria, Archaea e Eukaryota. O nome de cada domínio é auto-explicativo, mas o domínio Bacteria engloba todas as bactérias, o domínio Archaea engloba as archaea (ou arquea, ou arqueia .. eu vou-me ficar por archaea) e o Eukaryotca todos os organismos eucariotas, nos quais nos incluímos.

Carl Woese (1928 – 2012)

A divisão entre eucariotas e bactérias é bastante evidente através da análise ao microscópio dos dois tipos de células. Uma das diferenças mais evidentes é o tamanho, sendo que as células eucarióticas são em média bastante maiores do que as bactérias. Ao contrário das bactérias, os eucariotas possuem um núcleo, que consiste numa membrana a proteger o seu material genético – note-se no entanto que isto nao significa que o material genético bacteriano anda disperso pela célula. Ainda relativamente ao material genético, o modo como este se organiza também difere entre bactérias e eucariotas: nos eucariotas o material genético encontra-se organizado em vários cromossomas lineares, enquanto nas bactérias o material genético encontra-se organizado num único cromossoma circular. Estas diferenças têm posteriormente diferenças a nível de replicação e expressão genética em ambos os organismos. Uma outra diferença consiste no facto das células eucarióticas possuírem organelos, que se encontram ausentes nas bactérias. Organelos consistem em subunidades celulares protegidas por uma membrana plasmática e com uma função definida: um exemplo é a mitocôndria, organelo responsável por, entre outros, converter a energia dos nutrientes em energia utilizável pela célula sob a forma de ATP. Outros organelos incluem os retículos endoplasmáticas e os cloroplastos, presentes em plantas e algas.

A: Bacillus anthracis, uma bactéria cuja largura é de cerca de 1.1 μm (1μm = 0.0001 cm) e comprimento de cerca de 4 μm.
B: Saccharomyces cerevisiae, cujo tamanho é de cerca de 5.5 μm de diâmetro.
Ambas as fotografias foram obtidas por microscopia eletrónica de transmissão e permitem distinguir a complexidade entre ambas as células, se definirmos complexidade como sendo o número de estruturas bem definidas no interior das células.
Uma célula típica do nosso fígado tem um diâmetro de cerca de 50 μm, e uma ameba (organismo unicelular eucariótico) tem entre 200 e 300 μm de diâmetro.
A bactéria com maior tamanho que se conhece é a Thiomargarita namibiensis (750 μm); é de notar que esta é uma completa excepção à regra.
Uma célula típica do nosso fígado tem um diâmetro de cerca de 50 μm, e uma ameba (organismo unicelular eucariótico) tem entre 200 e 300 μm de diâmetro. A imagem A foi retirada daqui e a imagem B daqui.

As archaea são estruturalmente semelhantes às bactérias, razão pela qual a sua distinção não foi feita até Carl Woese se ter dedicado ao estudo da biologia molecular de cada um dos tipos de organismo. A bioquímica de bactérias e archaeas revelou-se ser tão distinta que Woese considerou adequado classificá-las em domínios distintos.

Uma das diferenças observa-se a nível das membranas celulares. As membranas celulares são parte constituinte de qualquer tipo de célula. No nosso caso e no caso das bactérias a membrana celular é uma bicamada fosfolipídica. Os fosfolípidos são moléculas anfipáticas, querendo esta palavra dizer que uma das zonas da molécula é polar e outra zona apolar. A polaridade das moléculas vai determinar o modo como interagem com outras moléculas, incluindo as moléculas dos solventes em que estes compostos se encontram. Quando fosfolípidos se encontram em solução aquosa, estes organizam-se de modo a que a zona polar (ou hidrofílica) se encontre em contacto com a água e de modo a que a zona apolar se encontre resguardada deste solvente. Apesar de moléculas anfipáticas se poderem organizar de maneiras diferentes mas que garantem que estas premissas se verifiquem, no caso dos fosfolípidos em particular ocorre organização em bicamadas:

Esquema de uma bicamada fosfolipídica. O fosfolípido é o conjunto de uma esfera preta e de duas “pernas” – a cabeça corresponde à zona hidrofílica ou polar e a cauda à zona hidrofóbica ou apolar. A organização em bicamada garante que apenas as cabeças hidrofílicas se encontrem em contacto com as moléculas de água. Não gozem com o esquema, foi feito no Paint.

É de notar ainda um pormenor no tipo de ligação química existente nos fosfolípidos. Os fosfolípidos consistem numa molécula de glicerol à qual se encontra ligada um grupo fosfato e dois ácidos gordos. O glicerol possui três grupos hidroxilo, pelo que a reação com os ácidos gordos resulta em duas ligações do tipo éster.

No caso das archaea uma das diferenças começa precisamente na ausência das ligações éster. Apesar de uma das unidades da membrana ser igualmente uma molécula de glicerol com substituintes nos grupos -OH, no caso dos lípidos eles encontram-se ligados através de uma ligação do tipo éter. Ainda relativamente aos lípidos, no caso das archaea eles não são derivados de ácidos gordos. Em vez disso, são unidades repetitivas de isopreno. A bicamada deixa também de ser bi, passando a ser mono. Apesar da organização ser semelhante à da imagem anterior, as extremidades das caudas hidrofílicas encontram-se covalentemente ligadas, resultando numa monocamada (no entanto é possível encontrar membranas onde há uma mistura entre bi e monocamadas). Outras características que diferem das membranas das bactérias e eucariotas é a existência de anéis nas cadeias hidrofóbicas das membranas, que se encontram ausentes quer nos eucariotas como nas bactérias.

Algumas diferenças entre a composição das membranas das archaea (A) e das bactérias (B).

Existem também diferenças relativamente ao material genético. No caso das bactérias, o DNA que se encontra num cromossoma circular praticamente não está associado com proteínas. No caso dos eucariotas o DNA encontra-se extremamente empacotado, existindo proteínas chamadas histonas que têm um papel preponderante na organização destas moléculas. No caso das archaea existem também proteínas cujo papel é semelhante ao desempenhado pelas histonas nos eucariotas. Existem outras diferenças entre os três domínios que não serão abordadas, e reconheço que as diferenças aqui expostas levam a perguntar o que raio torna afinal as bactérias tão diferentes das archaea que justifique a criação de um domínio para separar bactérias de archaea; no entanto, o meu objetivo era apenas falar na existência destes três tipos de células para poder falar de uma das hipóteses para o aparecimento daquelas que são mais complexas – as células eucarióticas.

Começando agora a falar na origem das células eucarióticas per se:

Ignorando como ocorreu a origem da vida, uma vez que essa questão não tem interesse para esta discussão, pode-se pensar em duas hipóteses:

• A vida surgiu independentemente três vezes, dando origem às bactérias, archaea e eucariotas;
• A vida surgiu e a partir de um ancestral comum surgiram os três tipos de células mencionados;
• A vida surgiu e a partir de um ancestral comum surgiram bactérias e archaea, e a partir das archaea surgiram eucariotas ou a partir das bactérias surgiram os eucariotas;
• A vida surgiu e a partir de um ancestral comum surgiram bactérias e archaea e através de uma fusão entre estes domínios surgiram as células eucariotas;
• A vida surgiu e desenvolveu-se formando um eucariota que originou bactérias e archaeas.

Obviamente podem ser feitas mais combinações, tais como terem surgidos eucariotas e archaeas de um ancestral comum, sendo que os eucariotas deram origem aos procariotas, e por aí fora.

Se considerarmos o primeiro ponto, é necessário explicar qual a razão para se verificarem características universais aos três ramos da vida. Por exemplo, pegue-se no código genético que é praticamente universal: será que se justifica que ele tenha surgido três vezes independentemente quando, ainda para mais, sabemos hoje que ele pode ter alguma flexibilidade, precisamente porque há organismos com códigos diferentes? É pouco provável. Como tal, ignoremos a primeira hipótese.

Pegando agora na última hipótese, parece também ser pouco provável porque estaríamos a assumir que a vida surgiu e se desenvolveu imediatamente em algo complexo. Eu não estou a dizer que durante a Evolução não possa haver perda de complexidade (até porque há!), mas esta hipótese implicaria que a vida originou-se a partir da funcionalização de moléculas simples num organismo já complexo que, só depois, é que resultou em organismos que são mais simples. Ou seja, faz sentido que um organismo complexo origine organismos menos complexos, mas não faz sentido que o organismo complexo surja antes de organismos menos complexos, implicando que apesar da Evolução não ser um processo linear, é necessário que haja um desenvolvimento gradual na direção do aumento de complexidade (que, aí sim, se poderá desenvolver de maneira a aumentá-la gradualmente ou a reduzi-la).

As outras três hipóteses parecem ser mais robustas a este tipo de refutação básica; contudo, vou dar um salto e dizer que a Teoria Endossimbiótica para a origem das células eucarióticas já está bem estabelecida. Esta teoria, baseada em dados filogenéticos e citológicos, mostra que há uma probabilidade muito grande das células eucarióticas terem surgido a partir da fusão dos dois domínios: archaea e bactéria.

As evidências fortes para essa Teoria é a existência de DNA em organelos como as mitocôndrias e os cloroplastos, que apontam para um passado livre da célula que agora as alberga. Outras evidências relacionam-se com a misturada de características de archaeas/bactérias que as células eucarióticas têm. Por exemplo, as células eucarióticas têm membranas tipicamente bacterianas, mas têm um mecanismo genético de transcrição e tradução mais semelhante ao das archaea. Ora, estes dados acabam por invalidar as 1.ª e 2.ª hipóteses.

Os leitores poderão agora atirar-me à cara que é irrelevante se uma célula eucariótica possui mitocôndrias com DNA próprio,  uma vez que pode ter efetivamente ocorrido uma endossimbiose após a formação do núcleo e das outras estruturas eucarióticas, sendo que o núcleo é precisamente o que dá o nome a estas células (eucariota significa em grego “verdadeiro núcleo”, em oposição aos procariotas (bactérias + archaea), que não têm o seu material genético rodeado por uma membrana). Já lá vamos.

O que torna as coisas interessantes agora é que dizer que houve uma endossimbiose entre bactérias e archaeas não chega para explicar a origem das células eucarióticas. Não podemos simplesmente dizer “houve mutações aleatórias que levaram à formação de uma simbiose que é, atualmente, inquebrável (pode ser quebrada, mas tanto mitocôndria como célula de origem morrem) que foram naturalmente selecionadas ao longo do tempo”. É necessário sugerir hipóteses para o aparecimento da simbiose e  para a necessidade de a tornar inquebrável; é necessário propôr pressões evolutivas que tenham contribuído para o seu sucesso e, mais do que isso, é necessário falsificar a hipótese. Ora, nós neste assunto estamos a lidar com uma questão que é naturalmente especulativa. Como, por conseguinte, a poderemos falsificar? Bem, uma maneira é verificar no mundo contemporâneo organismos ou associações de organismos que nos possam dar pistas sobre o que possa ter acontecido quando os eucariotas ainda não eram conhecidos deste planeta.

Esta hipótese, proposta por Martin e Müller, tem como premissa a existência de uma relação endossimbiótica na qual uma archaea é o hospedeiro e uma bactéria o simbionte.

Porquê a escolha? As archaeas têm um sistema genético mais semelhante ao dos eucariotas do que as bactérias; como tal, os genes nucleares devem derivar de uma archaea. Em termos metabólicos, contudo, as enzimas presentes nos eucariotas são mais semelhantes às enzimas bacterianas.

Se queremos explorar o facto do metabolismo dos eucariontes ser o resultado da evolução do metabolismo bacteriano, é interessante analisar os eucariontes amitocondriados. Estes eucariontes podem ser de dois tipos: os amitocondriados de tipo I não possuem nenhum organelo onde ocorre a compartimentalização das reações metabólicas que visam a obtenção de energia. Nos amitocondriados de tipo II esta compartimentalização existe; contudo, em vez de terem mitocôndrias, estes organismos têm hidrogenossomas. Este organelo existe em eucariontes anaeróbicos como é o caso da Trichomona vaginalis, que é um protozoário com alguma importância clínica. No caso dos seres amitocondriados de tipo I o piruvato é oxidado através da via glicolítica. O piruvato é convertido numa mistura de etanol e de acetato. Nos amitocondriados de tipo II ocorrem as mesmas conversões, apesar de ser no hidrogenossomas, e a re-oxidação da enzima responsável pela oxidação do piruvato resulta na produção de H2.

No caso dos eucariotas mitocondriados ocorre formação do piruvato através da glicólise; o piruvato pode ser oxidado através da respiração aeróbia ou então seguir uma via fermentativa, tal como acontece nas nossas células musculares após exercício físico intenso, ocorrendo fermentação com a produção de lactato.

Todas as enzimas necessárias para estas reações, assim como os genes que as codificam, podem ser associados a bactérias, pelo que se conclui a existência prévia de genes bacterianos em eucariontes amitocondriados. Um corolário desta hipótese é que a associação endossimbiótica é necessária para a existência de seres eucariontes, não se observando nada que indique que as relações endossimbióticas foram apenas um acidente que curiosamente tenha acontecido e prevalecido somente em células que possuíam previamente características eucarióticas.

Aceitando agora que a simbiose entre bactéria e archaea foi o passo decisivo para o aparecimento dos eucariontes, é necessário perceber as razões que levaram a tão extraordinariamente robusta relação.

Costuma-se dizer – e foi assim como eu aprendi no Secundário – que na relação endossimbiótica que levou ao aparecimento dos eucariotas a relação era vantajosa tanto para o hospedeiro como para o simbionte. Dizia-se que o simbionte produzia energia sob a forma de ATP que passava a ser utilizada pelo hospedeiro que, como forma de pagamento, protegia o seu hóspede das vicissitudes dos conturbados ambientes ancestrais. Esta afirmação exige que se façam perguntas com implicações profundas:

• O simbionte produzia ATP a mais;
• O simbionte produzia ATP que era exportado para o hospedeiro;
• O hospedeiro talvez produzisse ATP a mais, dado que conseguia arranjar utilidade para o ATP produzido pelo simbionte.

Costuma-se dizer, e bem, que a Natureza é económica. Na Natureza tudo o que der despesa sem retorno é eliminado. Isto nota-se particularmente nas bactérias, que reduzem o tamanho do seu genoma rapidamente, dado que transcrever e traduzir genes que não têm aplicabilidade é um gasto totalmente desnecessário. Este princípio económico leva-nos a crer que a possibilidade de um simbionte produzir ATP a mais não faz sentido. Mais do que isso, seria um ato suicida possuir previamente proteínas que permitissem a exportação de ATP para o meio ambiente. E, caso esses exportadores não existissem antes do simbionte ser incorporado pelo hospedeiro, então não teria desde o início havido motivos para o estabelecimento de uma relação simbiótica deste tipo. O último ponto que incluí é referido no artigo onde é exposta a Hipótese do Hidrogénio, apesar de, no pouco conhecimento que tenho, isso não me parecer ser um grande problema relativamente à importância do ATP no estabelecimento desta relação; mesmo produzindo o simbionte ATP suficiente, parece-me sensato que um aumento da concentração de ATP pudesse ser aproveitado pelo hospedeiro, podendo ter inclusive consequências como a eliminação de alguma via metabólica. Seja como for, isto é especulação minha. E mais importante ainda, as refutações dos dois primeiros pontos são fortes o suficiente para se afirmar que o ATP não teve nenhum papel no estabelecimento da relação endossimbiótica.

Os autores desta hipótese consideraram uma relação sintrófica (um organismo a utilizar os produtos excretados por outro como nutrientes) como solução para a impossibilidade de utilizar o ATP como justificação. É conhecido que algumas bactérias, que podem ser tanto aeróbias como anaeróbias, têm um metabolismo tal que um dos seus produtos de excreção é o hidrogénio molecular (H2). Convenientemente, existem archaeas, tais como os metanogénios – que são o tipo de archaeas que os autores sugerem terem participado nesta relação – que utilizam o hidrogénio molecular como substrato do seu metabolismo. A relação plausível entre duas bactérias com estes dois tipos de metabolismo é uma relação sintrófica em que o hospedeiro pode alimentar-se a partir dos produtos de excreção do hospedeiro. Para além do hidrogénio molecular, as archaeas também conseguem utilizar outros produtos de excreção bacterianos tais como o dióxido de carbono, o ácido fórmico e o acetato. Por uma questão de simplicidade de ora em diante falarei apenas de H2.

Esta relação não só é teoricamente possível, mas também documentada. Um caso fenomenal é de uma simbiose em cadeia, em que um inseto possui no seu tubo digestivo um eucarionte anaeróbio (Nyctotherus ovalis) que, por sua vez, possui bactérias que se alimentam do produto dos seus hidrogenossomas (ler mais aqui).

Dado que bactérias que produzem hidrogénio podem ser aeróbias ou anaeróbias, é concebível que bactérias e archaeas com as características já enunciadas se tenham encontrado, dado que sobrevivem em ambientes com as mesmas características. No entanto, a incorporação por parte da archaea anaeróbia de um simbionte que pode ser aeróbio garante a possibilidade de ambos os organismos escaparem dos ambientes anóxicos. Essa fuga, a ser feita – e se a hipótese for correta, foi feita – selou o destino desta relação, tornando-os inseparáveis, pois sem o simbionte o hospedeiro não conseguiria sobreviver no ambiente com oxigénio. Seja como for, o simbionte poderia escapar-se, e aqui tem que se atirar ao ar que a relação também seria de certo modo conveniente para o simbionte.

A evolução da relação sintrófica para a endossimbiose não pode ter sido uma relação imediata. Coloca-se aqui um problema curioso: como é que pode ter havido incorporação da bactéria pela archaea se a archaea não tem citoplasma para que a fagocitose ocorra? Não se sabe.

Martin e Müller, apesar de não conseguirem responder a essa questão, sugerem que a relação se tornou endossimbiótica devido à pressão seletiva que existia para o hospedeiro conseguir obter a maior quantidade possível de hidrogénio proveniente da bactéria. A melhor maneira de conseguir isso seria através do aumento da área de contacto entre archaea e bactéria. Propõe-se assim que a evolução da relação se deu de um modo semelhante a este:

O 1 é a bactéria, o 2 é a archaea. No último passo a bactéria encontra-se rodeada por uma membrana que tem a mesma forma que a membrana da archaea precisamente para lembrar as origens da mesma. As setas representam o fluxo de produtos de excreção da bactéria para a archaea. Creio que se percebe que a sequência é para ser vista: retângulos da primeira linha da esquerda para a direita, seguido dos retângulos da segunda linha da esquerda para a direita.

Olhando para esta imagem é necessário reter dois pontos: qual quer que tenha sido o processo responsável pela incorporação da bactéria na archaea, tal não pode ser apelidado de fagocitose, pois a archaea não possui um citoesqueleto que lhe permita tal. Para além disso, parece ser necessário que a archaea que participou neste processo não tenha uma parede celular. Isto não é um problema grande para a hipótese porque há archaea, tais como as Thermoplasma, que não possuem parede celular. O outro ponto que vale a pena considerar é o facto da bactéria incorporada na archaea ficar com duas membranas. Este ponto é importante porque tanto as mitocôndrias como os hidrogenossomas (e isto faz sentido dado que ambos os organelos têm um ancestral comum) têm membranas duplas. Seja como for, esta evidência não é favorável a esta hipótese em particular, é apenas favorável à hipótese praticamente incontestada de que as bactérias são o resultado de endossimbiose.

Apesar da imagem mostrar um processo que parece ser relativamente simples, a verdade é que não o é, dado que existem duas pressões seletivas a atuar em sentidos opostos: uma pressiona o hospedeiro a obter mais H2 por parte do simbionte, o que implica aumentar a área de contacto entre ambos. A outra pressiona a bactéria a obter mais nutrientes, o que implicar aumentar a área de contacto desta célula com o ambiente. Se a bactéria não conseguir obter nutrientes suficientes, tanto bactéria como archaea acabarão por sofrer as consequências. Poder-se-ia alegar que a archaea podia incorporar os nutrientes necessários à bactéria e, do mesmo modo que a bactéria transfere o H2 para a archaea, também a archaea poderia transferir esses nutrientes para a bactéria. O problema é que enquanto a archaea é autotrófica (no caso dos metanogénios o carbono é fixado a partir de CO2), a bactéria é heterotrófica. Isto significa que a bactéria tem mecanismos para importar moléculas orgânicas relativamente complexas, ao passo que a archaea não.

Este problema tem a particularidade de aparentar ser a solução para outra questão, que é a existência de genes nucleares eubacterianos. Um modo possível de contornar este problema da importação de macromoléculas é a transferência de genes bacterianos para os genes da archaea (e a transferência de genes não é um fenómeno particularmente raro, basta pensar que isso acontece ao caro leitor de cada vez que apanha uma “virose”); esses genes codificariam para o sistema de importação de macromoléculas. Desde que os sistemas genéticos bacterianos e das archaeas sejam compatíveis, não parece um fenómeno extremamente pouco provável de acontecer.

Mas, como é óbvio e expectável, tal como em qualquer grande novela, a solução para um problema é a origem de outro. As archaea hospedeiras, como seres autotróficos que teriam que ser, têm um metabolismo dedicado à síntese de macromoléculas. A partir do momento em que começasse a importar essas macromoléculas, o equilíbrio das reações metabólicas poderia ser afetado, resultando na reversão do sentido das reações. Isto é, as macromoléculas seriam convertidas a moléculas simples que não teriam uso para o simbionte, que desse modo não poderia produzir um dos substratos necessários para o metabolismo do hospedeiro. Um cenário bastante negro. Uma solução para este problema é a criação de um sistema de regulação genética. Não é impossível, mas exige que se diga de um modo muito abstrato que houve evolução, e nós não queremos aqui isso.

Outra possível solução é a transferência do metabolismo (ou de parte do mesmo) para o citosol do hospedeiro. Isto provocaria uma situação semelhante à anterior; a diferença é que na primeira o metabolismo pararia, e nesta andaria aos círculos. Os autores sugerem que eventualmente tal resultaria na eliminação por seleção natural de uma das vias metabólicas, nomeadamente da via autotrófica. Isto poderá ser suportado pelo facto de não existirem células eucarióticas que consigam realizar autotrofia no citoplasma. Esta última frase também foi especulação minha.

Com a eliminação da via autotrófica acontece uma coisa engraçada: deixa de haver necessidade de usar o H2 como substrato. As reações metabólicas que ocorrem passam a ser todas heterotróficas. As membranas celulares, já com os importadores emprestados pelas bactérias, conseguem obter macromoléculas passíveis de serem degradadas pelas enzimas que já se encontram também no citoplasma. O simbionte passa então a ser um organelo que tem como produto de excreção o hidrogénio molecular. Uma característica que é partilhada com os hidrogenossomas. Os autores realçam as semelhanças entre este hipotético organismo e a Trichomona vaginalis, que é um organismo que produz piruvato no seu citoplasma, piruvato esse que é oxidado com produção de hidrogénio no hidrogenossoma.

Tomando o que foi dito em consideração, aparentemente esta hipótese até parece fazer sentido. Contudo, e tendo em consideração o último parágrafo, parece que esta hipótese explica apenas aquilo que se observa em organismos que possuem hidrogenossomas. E então as mitocôndrias per se? Como foi dito, o simbionte teria que ser um organismo com alguma flexibilidade metabólica, entre as quais a capacidade de utilizar oxigénio e de conseguir também sobreviver em ambientes anaeróbios.

A bactéria Rhodobacter spheroides é um exemplo vivo de uma bactéria com uma flexibilidade metabólica invejável: consegue obter energia por fotossíntese, litotrofia, respiração aeróbia e respiração anaeróbia. E ficamos nós espantados com pessoas que fazem mergulho em apneia.

A capacidade do simbionte de sobreviver em ambientes oxigenados permitiu, como já foi referido, a fuga dos organismos simbióticos para ambientes oxigenados. Lá, a produção de hidrogénio por parte do simbionte seria algo absolutamente necessário. Mas a capacidade do simbionte utilizar oxigénio como modo de produção de energia não seria uma necessidade mas, a ocorrer, seria uma vantagem. Uma vantagem de tal forma grande que permitiria à relação simbiótica entre os dois organismos dominar o nicho ecológico dos ambientes oxigenados.

Por esse motivo, talvez seja verosímil que com o passar do tempo os mecanismos metabólicos para a utilização de oxigénio não tenham sido perdidos, como por vezes são perdidos mecanismos que  num dado momento e situação se tornam um fardo energético desnecessário. Aqui exige-se contudo invocar uma invenção evolutiva, nomeadamente um sistema de transporte de ATP para o exterior da mitocôndria, tal como os que são encontrados nos organismos atuais. É interessante notar que estes exportadores de ATP, que são encontrados tanto nas mitocôndrias como nos hidrogenossomas, apontam para uma origem comum de ambos os organelos, fortalecendo a hipótese de que não houve evolução independente de relações simbióticas no caso dos organismos mitocondriados e amitocondriados de tipo I.

Há casos documentados em que organismos que antes possuíam mitocôndria passaram a ser organismos anaeróbios. Do mesmo modo que a capacidade para a respiração aeróbia tenha que ter sido preservada durante o momento em que não foi ativamente utilizada, é necessário justificar também que motivos podem ter levado à manutenção de enzimas que são necessárias apenas em situações anaeróbias. Apesar de não ser completamente certo, os autores invocam uma coisa que há alguma tendência a ser esquecida: as enzimas podem ter diferentes funções em situações diferentes. Desse modo, é possível que enzimas que sejam utilizadas durante o metabolismo anaeróbia como mecanismos necessários para a obtenção de energia sejam, num ambiente aeróbio, utilizadas noutras funções.

Em conclusão, os autores desta hipótese conseguem justificar o aparecimento das células eucarióticas sem terem que invocar nenhuma grande invenção evolutiva. Esta hipótese não consegue explicar a origem das características típicas dos eucariotas, tais como o núcleo em si e os outros organelos característicos (sobre possíveis origens do núcleo encontrei este artigo, escrito por um dos autores da Hipótese do Hidrogénio. Pelo menos o nome é igual); não consegue também explicar o porquê das membranas das células eucarióticas serem mais semelhantes às bacterianas do que às das archaea. No entanto, faz avanços interessantes principalmente no modo como se olha para a origem destas relações. O metabolismo da relação passou a ser o guia para o estudo da evolução dos eucariontes, em vez das estruturas membranares dos eucariontes. A origem da mitocôndria/hidrogenossoma ocupa também nesta hipótese um papel que não ocupava em hipóteses anteriores; hipóteses anteriores consideravam que a endossimbiose era um fenómenos subsequente à origem das estruturas eucariontes, e esta hipótese parte precisamente da premissa oposta.

Este é um assunto que eu acho particularmente fascinante, e recomendo a leitura do artigo original (Martin, W., & Müller, M. (1998). The hydrogen hypothesis for the first eukaryote. Nature, 392(6671), 37–41. doi:10.1038/32096).

*Carl Woese, o cientista que distingiu as bactérias das archaea, morreu há pouco tempo (30 de Dezembro de 2012) no mesmo dia em que faleceu Rita Levi-Montalcini, a vencedora do Prémio Nobel da Medicina por ter descoberto os nerve growth factors, ou fatores de crescimento dos nervos numa tradução literal.

All Trials

Existe um problema relativamente à entrada dos medicamentos em mercado. E não, não me refiro às conspirações de que as farmacêuticas escondem medicamentos para o cancro que são excelentes mas que não podem ser patenteados. Refiro-me sim ao facto das farmacêuticas serem uma indústria e, como tal, terem como principal objetivo o lucro.

Muita gente poderá dizer que isso é imoral dado que essas empresas lidam diretamente com a saúde das pessoas; imoral ou não, a verdade é que isso acontece. E, como toda a gente intuitivamente sabe, a melhor maneira de fazer lucro nem sempre é tendo o melhor produto no mercado. Dado que as farmacêuticas lidam com produtos que exigem que sejam gastos milhões em testes para que a sua venda seja aprovada, por vezes é suficiente que essa aprovação seja conseguida, independemente de ser porque o medicamento é realmente eficaz ou porque se conseguiu contornar esse “obstáculo”.

Existem várias maneiras de contornar esse obstáculo, sendo que uma delas é a escolha enviesada de estudos que sustentam o que as organizações que dão a aprovação ou não dos medicamentos querem ouvir, enquanto escondem os estudos que abonam pouco a favor do medicamento em questão. Esse cherry picking além de cientificamente errado pode muito bem pôr gente a tomar medicamentos que não servem para nada ou que servem para muito pouco, podendo inclusive estar a pôr a sua saúde em risco.

Quem discute isto melhor do que eu é o autor e médico Ben Goldacre neste vídeo:

Bem, de maneira a combater esse problema foi criada uma petição que tem como objetivo chamar a atenção dos governos mundiais e organizações para esta problemática. Assinem-na, não custa nada.

Tumblr

When I write in this blog I try to write something worth reading.

For the rest of stuff I want write, I prefer to use my Tumblr. Just for you to know.

LibreOffice

Eu ando a tirar uma licenciatura e de vez em quando preciso de fazer trabalhos. E não tenho o Microsoft Office :O

Quando comprei o meu computador ele vinha com aquela versão manhosa que é gratuita para funcionalidades míseras do Word e do Excel (a juntar a publicidade) e que podia ser ativada com apenas uma chave. Eu até o podia ter comprado uma chave, mas não me sentia bem se o fizesse (e agora refiro-me outra vez ao duplo sentido da palavra que utilizei anteriormente).

Em vez disso decidi procurar versões Open Source de programas com funcionalidades semelhantes e, após hesitar entre LibreOffice e OpenOffice, fui pelo primeiro.

O LibreOffice é um pacote de programas semelhantes ao Microsoft Office. Os icones da imagem acima, da esquerda para a direita, referem-se aos programas Writer (equivalente ao Word), Calc (equivalente ao excel), Impress (equivalente ao PowerPoint) e os restantes nem sei bem. Tirando o penúltimo, que serve para inserir funções mas que está “incorporado” no Writer.

As funcionalidades destes programas, contrariamente ao que os adeptos dos softwares mainstream pagos/pirateados, são em muito equivalentes às do Microsoft Office. A diferença principal talvez seja a nível de aspeto, uma vez que não dá para fazer coisas tão bonitas como no Word ou no PowerPoint. Ainda assim, se alguém quiser estes programas para trabalhos que não exijam uma expressão artística considerável, substituem perfeitamente o Microsoft Office.

No entanto, é verdade que dá um pouco mais de trabalho usar estes do que o MsOffice. Algumas funcionalidades existem mas, enquanto no MsOffice são utilizadas com um clique, neste caso tem que se fazer alguma pesquisa e dar uma volta maior; ainda assim, o resultado acaba por ser equivalente.

Outro defeito que alguns poderão apontar, principalmente no caso do Calc, é que não tem as mesmas funcionalidades que o Excel. Errado! O Calc tem, até ao momento (e eu uso-o bastante) as mesmas funcionalidades que tem o Excel dos meus colegas. A diferença é que de vez em quando tenho que instalar alguma extensão que vem por defeito no MsOffice. Essas extensões são facilmente encontradas nesta página.

É, portanto, um software que recomendo. E seria bom se nas universidades, escolas e demais sítios públicos fosse usado um software livre destes. Era da maneira que se abatia uma despesa desnecessária. Se existem programas que é conveniente ter, mesmo que isso exija pagar por ele, o pacote do MsOffice não pertence a essa categoria.

 

Quadruplex G

O Quadruplex G é o nome dado a uma estrutura de DNA teoricamente prevista mas que, até agora, nunca tinha sido detetada in vivo.

A estrutura, que pode ser dificil de imaginar mas que está neste post foi encontrada pela primeira vez no interior de células através de técnicas de fluorescência/imunoquímica.

Os investigadores conseguiram também associar a presença de um maior número destas estruturas à fase S do ciclo celular, que corresponde à duplicação do DNA. Dado que esta descoberta pode ter implicações futuras na nossa compreensão da divisão celular, os investigadores afirmam que nos poderá vir ajudar a desenvolver tratamentos contra doenças caracterizadas por divisões celulares rápidas, tais como (pasmem-se!) o cancro.

No entanto, apesar de tal declaração tão precipitada, não se sabe sequer se estas estruturas têm alguma função durante a divisão ou se surgem devido ao DNA enrolar-se todo durante a divisão, o que poderá levar ao aparecimento de estruturas menos ortodoxas como esta.

É, no entanto, de notar que esta não é a primeira vez que as nossas noções da estrutura física do DNA são desafiadas, uma vez que existe também o conhecimento de estruras menos convencionais de DNA, nomeadamente o DNA A e o DNA Z, sendo que este último também é encontrado in vivo.