Quem culpamos pelo que somos?

por Jack Cohen

Observe uma mosca. Não, não basta pensar nela. Encontre uma mosca de verdade e examine-a. Veja suas perninhas correrem num ritmo perfeito, sua pequena cabeça girar, observando os acontecimentos. Observe-a decolar: num momento ela está parada, e a seguir está no ar, zunindo pelos arredores sem trombar em nada. Se puder, assista à sua aterrissagem. É a parte mais impressionante: ela acelera na direção de uma parede, se inclina, freia e... lá está ela, na superfície, totalmente serena, limpando sua tromba com as pernas dianteiras. De onde vem toda essa maquinaria de uma precisão tão bela?

Como é que essa mosca, esse indivíduo, surgiu? Veio do ovo de uma mosca, você diz. Mais ou menos. Veio de uma larva, e a larva saiu de um ovo. Estamos tão acostumados com coisas complicadas saindo de ovos, que isso nos parece uma explicação. Pintinhos fofos saem de ovos um tanto insípidos, botados (é claro) pela galinha. Basta dar um pouco de calor. Você veio de um ovo, também.

Ovos são estruturas biológicas pouco complicadas. Comparados ao que sai deles, são realmente muito simples. No ovo de uma galinha fértil, as dúzias de células sobre a gema, a partir das quais o pintinho se originará, não são nem um pouco especiais quando comparadas a um pedaço do cérebro do pintinho, ao seu rim ou mesmo à sua pele. Uma pena em crescimento é, pelos nossos critérios de medição, mais complexa do que as células a partir das quais o pintinho inteiro se origina. Como isso é possível? Como pode a complexidade surgir da simplicidade? Haverá um "princípio organizador", um "espírito da vida"?

Hoje em dia, a resposta comum é sim. É o projeto escrito no DNA. Este é formado por moléculas imensamente compridas, ao longo das quais há uma enorme quantidade de informação, escrita numa língua de quatro letras (que são nucleotídeos), presentes no núcleo de cada célula. Essa molécula supostamente diz ao organismo em desenvolvimento - a mosca, o pintinho ou você - como se construir. De acordo com essa visão simplista do DNA e do desenvolvimento, o organismo é a informação do DNA transformada em carne e osso. O DNA de mosca faz moscas, o DNA de galinha faz galinhas, o DNA de gente faz gente. Mas na verdade não é assim que O DNA atua no desenvolvimento, apesar de isso ser difícil de entender a partir do que aparece em jornais e revistas ou até mesmo nos livros didáticos de biologia.

Há várias formas de se encarar O DNA. Uma solução de DNA humano, picotado em pedaços relativamente curtos, é apenas um líquido pegajoso num tubo de ensaio. Em cada minúsculo núcleo das células humanas, há cerca de dois metros de fios de DNA. Se o núcleo de uma célula humana fosse aumentado mil vezes - seria então do tamanho de um comprimido de aspirina -, haveria quase dois quilômetros de fiação de DNA empacotados lá dentro! Sem dúvida, há uma imensa quantidade de espaço para muitas informações e projetos, numa fita de DNA tão longa. Mas o DNA não faz nada para que essa informação seja transformada em moscas, galinhas ou pessoas. Ele fica lá, paradão. Assim como as receitas para uma maravilhosa refeição ficam num livro na estante, ele também fica à espera.

Portanto, como é que o DNA "faz" a mosca? A resposta direta é que ele não faz. Mas um raciocínio um pouco complicado é necessário para compreender por que não, e é por isso que a maioria das pessoas pensa que o DNA faz a mosca - e que para fazer um dinossauro basta um pouco de DNA de dinossauro. Mas dinossauros e moscas não são feitos de DNA, assim como vitela cordon-bleu não é feita do papel e da tinta do livro de receitas.

Vamos pensar no DNA bacteriano. As bactérias são como simples oficinas, repletas de ferramentas químicas. Algumas dessas ferramentas lêem a fita de DNA; outras fazem novas ferramentas em função do que foi lido na fita (inclusive as próprias ferramentas para ler a fita). Outras são estruturais, ou bombas químicas, ou lidam com comida e energia. A pequena "oficina" produz ativamente novas peças para ela mesma, máquinas, tijolos para suas paredes; ela cresce. Algumas das ferramentas duplicam o DNA - COMO quando copiamos uma fita cassete -, enquanto outras ferramentas que estão em excesso se acumulam. Em certo momento, algumas ferramentas realizam uma divisão, e o processo continua em duas células bacterianas "filhas".

Um ovo é um bocado mais complicado do que uma bactéria (mas muito menos do que o que sai dele). Ele é feito do mesmo material, e muitas das ferramentas são as mesmas mas os processos vitais são completamente diferentes. Ele não cresce e se divide. Ele se desenvolve; transforma-se em algo diferente. Em conseqüência daquilo que as ferramentas fizeram no princípio, ele se transforma numa estrutura diferente, geralmente maior, chamada de embrião. O embrião usa a gema como fonte de energia e material de construção, e também produz algo diferente. Talvez seja uma larva, como a da mosca, ou um feto humano que depois se transforma num bebê. A oficina bacteriana faz apenas mais da mesma coisa - mas o ovo faz novos tipos de ferramentas e equipamentos a cada etapa. Quando o ovo da mosca produz uma larva que se alimenta por conta própria, isso eqüivale à "oficina" bacteriana ter se transformado numa caminhonete capaz de ir até uma loja de ferragens para comprar material e passar à próxima etapa. De modo semelhante, o embrião humano faz uma placenta para obter alimento e energia do sangue da mãe, para que possa continuar a se construir e entrar ria próxima fase. Vamos levar essa analogia adiante, no caso da larva, para mostrar como o desenvolvimento é realmente milagroso. A "caminhonete" da larva vai se construindo, tornando-se cada vez maior, e então se dirige a uma tranqüila rua no interior para construir uma pequena garagem (a pulpa). Lá dentro, ela se reestrutura. Torna-se então.. um avião, a mosca adulta. Um minúsculo avião auto-impulsionado, com controle automático, capaz de se auto-abastecer - e metade das moscas possuem pequenos ovos-oficina" dentro delas, prontos para começar o processo novamente.

O DNA sempre participa, especificando as ferramentas a serem usadas. Algumas seqüências de DNA - genes especificam ferramentas bioquímicas que funcionam como relógios, braçadeiras, tornos, bancadas, planilhas e cronogramas que controlam como o trabalho é feito. Mas o DNA não possui uma descrição de mosca, um molde para o pintinho ou para você. Não possui sequer um molde de asa ou de nariz. E muito melhor imaginar que cada característica (como o nariz) recebe contribuições de todos os genes do DNA, e que cada gene contribui para todos os caracteres, do que pensar que cada característica possui seu pequeno repertório de genes que a "faz". Entretanto, podemos (em princípio, e quase na prática) listar todos os genes de uma mosca e assinalar aqueles que, quando modificados, causam mudanças (geralmente problemas) nas asas, por exemplo. A tentação à qual muitos geneticistas e quase todos os repórteres sucumbem é pensar que esses genes são o "kit para a asa" da mosca. Não é um "kit para a asa", pois quase todos os genes afetam outras coisas, também. Uma das mutações, asa vestigial, por exemplo, danifica o funcionamento de uma bomba molecular presente em todas as células. Um de seus muitos efeitos é que a asa não consegue se inflar adequadamente quando a mosca sai da pulpa. Há alguns genes, chamados de "homeóticos", cujas modificações trazem resultados mais drásticos, ainda que mais específicos. Mudanças em seqüências homeóticas podem alterar a especificação de um órgão e produzir algo diferente: a mutação antennapedia substitui uma antena por uma perna; cockeyed troca olhos por estruturas genitais. Essas seqüências de genes, em nossa analogia com uma oficina, especificam a geografia da oficina - onde as coisas devem ser construídas. Mutações homeóticas mudam as cores do mapa embrionário de modo que as células na antena incipiente "pensam" que estão na posição de células rudimentares de perna - e então fazem pernas perfeitas, mas no lugar errado.
Há muitas coisas que o DNA não precisa especificar- ou não consegue mudar. Não precisa tornar a água molhada ou as gorduras insolúveis, ou tornar cristais de cloreto de sódio cúbicos (mas consegue mudar o ponto de congelamento de substâncias aquosas ao fabricar proteínas anticongelantes). Há muitas realidades físicas e químicas que 'já vêm prontas". E há também várias regularidades biológicas que "já vêm prontas" quase da mesma forma que esses mecanismos físicos e químicos. Certas ferramentas muito importantes e antigas copiam o DNA com uma fidelidade quase perfeita; e algumas espécies de troca de energia, existentes há muito tempo, também são comuns a muitas formas de vida. Até 60% da porção do DNA que contém informações consiste nessas "seqüências conservadas", iguais na mosca, na galinha e no ser humano. De fato, muitos desses genes "de manutenção" são idênticos em carvalhos e bactérias. Portanto, a maior parte do que acontece na formação de uma mosca é igual ao que acontece para formar você.

Então por que os organismos são tão diferentes? Sejamos mais imaginativos, por um instante. Diferenças entre organismos, por maiores que sejam, não são necessariamente conseqüência de grandes mudanças no DNA. Em princípio, uma minúscula diferença poderia mudar o caminho do desenvolvimento. A mosca e a galinha poderiam até possuir DNA idêntico, com exceção daquele controle inicial onde os caminhos de seus desenvolvimentos divergem. A diferença no desenvolvimento, o botão imaginário mosca/ galinha, nem precisa existir no nível do DNA. Se as galinhas gostam de calor e chocam seus ovos e as moscas preferem o frio, então o programa da galinha poderia produzir galinhas com desenvolvimento em altas temperaturas e o programa das moscas produziria moscas nas baixas temperaturas. Elas poderiam, em principio, usar o mesmíssimo DNA. Esse tipo de "exercício de imaginação" demonstra que é simplesmente impossível saber qual organismo será "feito" por um kit de DNA, ou qual DNA "fará" determinado organismo. Como dizem os matemáticos, não há um "mapeamento" entre a seqüência de DNA e a estrutura do organismo em cujo desenvolvimento ele atua.
O DNA no ovo não consegue iniciar o desenvolvimento por conta própria; as ferramentas para ler e trabalhar o DNA devem estar disponíveis e funcionando perfeitamente. Elas são fornecidas pelas regiões do ovo ao redor do núcleo original. O desenvolvimento de quase todos os animais começa no ovário da mãe, quando as células-ovo são construídas. O desenvolvimento do embrião na realidade não requer as mensagens do seu próprio DNA até que a estrutura do ovo tenha moldado a arquitetura básica do futuro animal. Só então os genes homeobox - genes homeóticos, que controlam o desenvolvimento - sabem onde estão e o que devem fazer. De certa forma, a fertilização ocorre tardiamente no desenvolvimento. O ovo estava preparado para começar a construção de um animal e o espermatozóide serviu apenas para dar um "cutucão" (além da sua contribuição de DNA, que difere pouco daquela do ovo). O ovo é como uma arma carregada. Uma analogia melhor é ver as porções não nucleares do ovo como um toca-fitas e o DNA nuclear como a fita. As primeiras etapas do desenvolvimento requerem que a fita seja colocada no local certo para ser tocada; ajustar o volume e a velocidade do aparelho; escolher quais trechos serão ouvidos e em que ordem; e então apertar a tecla para ouvir a fita.

Prosseguindo com nossa fantasiosa reflexão do parágrafo anterior, sobre "dois animais diferentes com o mesmo DNA", poderíamos imaginar animais com pequenas diferenças no funcionamento do toca-fitas de seus ovos. Os ovos de mosca poderiam ler os genes no DNA em certa ordem (digamos, a, h, c, d) e fazer moscas cujos ovários produzissem ovos que também funcionassem assim, enquanto ovos de galinha poderiam ler a fita z, y, x, w - e resultar numa galinha. Se trocássemos o DNA da galinha com o da mosca nesse caso hipotético, não faria a mínima diferença, pois estamos supondo que os DNAS são idênticos. Até mesmo os diferentes ovários (assim como todos os demais órgãos) seriam consistentemente diferentes - e seriam gerados descendentes férteis.

Podemos usar um argumento oposto para mostrar quão absurda é a idéia de que o DNA "contém as instruções para fazer o animal". Vamos colocar DNA de mosca num ovo de galinha (DNA de mosca mesmo, não o DNA imaginário igual em moscas e galinhas). Mesmo que a fita pudesse ser lida, de maneira organizada o suficiente para que um embrião pudesse ser obtido, o que conseguiríamos com o desenvolvimento de uma mosca numa estrutura básica de ave? Mesmo que um milagre acontecesse, e obtivéssemos uma larva funcional, como é que a mosca sairia da casca? O contrário é pior: mesmo que o embrião do pintinho pudesse começar sua formação com o material da mosca, rapidamente acabaria a gema e o minúsculo embrião do pintinho não seria muito eficaz em conseguir comida para continuar seu desenvolvimento. Portanto, DNA de dinossauro, obtido de sangue de dinossauro preservado num carrapato em âmbar, não faz um dinossauro. Para tocar a fita de DNA de um dinossauro, você precisa de um ovo de dinossauro da mesma espécie: o toca-fitas adequado. O DNA não basta, é só metade do sistema. Para que serve uma fita sem o seu (exato) toca-fitas? Portanto, nada de Jurassic Park.

Talvez pudéssemos inventar sistemas experimentais que "retocam" um animal extinto e escolher algo mais fácil do que dinossauros. Mas haveria, tanto em princípio como na prática, enormes dificuldades. É esclarecedor pensar como tal empreendimento de bioengenharia seria difícil; custaria muito mais do que o filme Parque dos dinossauros, mesmo para um desafio muito menor. Que tal mamutes, cuja carne possuímos congelada (e cujo DNA está menos degradado do que o de dodôs)? Isso seria quase tão divertido quanto dinossauros e muito, muito mais fácil. Tudo que teríamos que fazer é descobrir doses de hormônios que nos forneçam ovos de elefante viáveis; descobrir as soluções salinas que agradam aos ovos de elefante; fixar a temperatura, as concentrações de oxigênio e gás carbônico para que se desenvolvam de modo saudável. Foram necessários cerca de I milhão de ovos para conseguir o sistema para camundongos (e ainda não conseguimos substituir núcleos com diferentes DNAS); cerca de 2 milhões de ovos para conseguir esse sistema em gado; e ainda não conseguimos fazê-lo de modo confiável com hamsters, depois de mais de 4 milhões de ovos em cultura. O sistema de bebê de proveta humano é muito robusto, e nós o desenvolvemos com certa facilidade (alguns milhares de ovos), pois as condições são surpreendentemente parecidas com as do camundongo. Vamos imaginar que o elefante de proveta funcione após apenas I milhão de ovos. Após dez anos e mil elefantes, com dez ciclos experimentais por ano (super) produzindo dez ovos a cada ciclo, obtivemos um sistema que de, vez em quando aceita um núcleo de mamute perfeito. (Por sinal, não possuímos nenhum núcleo de mamute perfeito - Deus não os congela com o cuidado necessário). Então descobrimos (se a mãe elefante não reagir contra as proteínas estranhas do mamute, presentes no embrião) que leite de elefante não funciona para mamutes - quantos filhotes de mamutes vamos gastar até descobrir isso? Aliás, eles não serão filhotes de mamutes; eles serão aquilo que se obtém quando se toca fita de DNA de mamute num ovo de elefante, e então se maturã o resultado num útero de elefante. Quase-mamutes? Se você conseguisse que os quase-mamutes cruzassem uns com os outros, talvez a geração seguinte possuísse o ovário antigo correto, e sua progênie seria de quase-mamutes - mas como saber? Provavelmente não vale a pena gastar dinheiro, como fazem os físicos e astrônomos, para produzir esse novo organismo - mamutes reais estão extintos. Ponto final. Os dodôs também. O esforço necessário para reconstruir um programa de desenvolvimento é imenso. Não embarque na idéia, promovida por artigos de jornal ingênuos, de que nós conseguimos "conservar" um animal - ou planta - quando temos seu DNA. O exemplo do mamute ilustra algumas das dificuldades.

E isso basta quanto à idéia de que o DNA determina como um organismo é; ele não faz nada disso. Não há, em princípio, nenhuma relação direta, nenhum mapeamento entre as seqüências de DNA e as características (é claro que podemos mapear diferenças entre caracteres - como albinismo ou mal de Parkinson - e diferenças específicas no DNA.). Todo o processo de desenvolvimento, desde o ovo fabricante-de-ovários até o ovário-fabricante-de-mães, funciona como um bloco. Cada pedaço da informação sobre o contexto (como os mecanismos presentes no ovo) é necessário e específico para cada pedaço de informação de conteúdo (como aquela contida no DNA). O que faz a mosca ou você é todo o processo de desenvolvimento. Ele inteiro. Você pode culpar seu DNA pela sua letra torta e engraçada, por sua paixão por Fats Waller ou gatos birmaneses, por seus olhos azuis? Bem, talvez este último, mas não os outros. Você não pode culpar o DNA por aquilo que você se tornou. Você, o processo, é responsável pelo que você é, o que faz. E pelo que se torna.

JACK COHEN é um biólogo reprodutivo de fama internacional que dá consultaria para laboratórios de bebês de proveta e infertilidade. Professor universitário por cerca de trinta anos, publicou quase cem trabalhos científicos. Entre seus livros estão Living Embryos, um clássico cujas três edições venderam mais de I 00 mil exemplares; Reproduction; The Privileged Ape, uma visão diferente da evolução humana. Atualmente trabalha com o matemático Ian Stewart, explorando questões sobre a complexidade, o caos e a simplicidade em seu primeiro livro conjunto, The Collapse of Chaos.
Cohen é consultor de grandes autores de ficção científica como McCaffrey, Gerrold, Harrison, Niven e Pratchett; elabora criaturas e ecossistemas alienígenas, evitando que os autores cometam erros científicos. Participa freqüentemente de programas de rádio na BBC iniciou e trabalhou na produção de diversos programas de televisão (Horizon Gênesis, da BBC; Take Another Look, série da TV; Fany Fish, série da BBC/Channel 2), para os quais fez boa parte da filmagem, especialmente da fotografia quadro a quadro no microscópio.

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