PARADIGMAS SOBRE A ORIGEM DO CÓDIGO GENÉTICO E SUAS IMPLICAÇÕES NA ÁRVORE DA VIDA.

Desvendar o código genético de uma espécie não é uma tarefa fácil. Muitas pessoas ainda confundem sequenciar o genoma com decifrar o genoma de uma espécie. Sequenciar é relativamente fácil. Decifrar é o grande problema, pois é preciso identificar onde estão os genes dentro de uma sequencia de DNA que contem muito mais material espaçador do que genes em si.

Decifrar suas respectivas proteínas é um grande problema, especialmente em eucariotos uma vez que o processo de transcrição da receita da proteína sobre um processo de edição chamado splincing. Ainda sim, existem outros fatores que determinam a dinâmica dos genes, principalmente o que se refere a sua expressão, que pode ocorrer em frequências e intensidades bastante distintas.

Descobrir como esse código se originou na natureza, como evoluiu e proporcionou a diversidade de formas de vida atual é um dos maiores mistérios que os biólogos evolucionistas e bioquímicos tentam descobrir. Os criacionistas alegam que o fato da síntese biológica ser baseada em um sistema de código de 4 caracteres são evidências da existência de um grande designer inteligente.

Isso porque um código precisaria necessariamente de uma mente inteligente para ordenar tais sequencias. Peguemos uma frase qualquer como exemplo. Usaremos uma frase da filosofia naturalista usada desde o tempo de Aristóteles “Natura non facit saltus” para termos uma ideia da complexidade e de probabilidade dele ter ocorrido como nos conhecemos em um sistema onde todas as combinações possíveis.

A frase Natura non facit saltus (a natureza não dá saltos) é composta por 20 caracteres, ou letras. Para adquirir essa combinação é preciso calcular o número de caracteres existentes na frase em função do número de caracteres que nossa língua tem. Isso quer dizer que existe 20 caracteres na frase que podem ser calculados em relação as 26 letras que fazem parte de nosso alfabeto, somando com o espaço entre as palavras, portanto 27 caracteres.

Assim, para a primeira letra da frase temos 27 opções de caracteres, somente uma delas é certa (N) e para a segunda posição também (A). Isso quer dizer que a formação Na é uma dentre 729 combinações possíveis já que o calculo se baseia em 27 x 27, ou seja, 272. Isso quer dizer que as combinações poderiam ser; AA”, “AB”, “AC”… “BA”, “BB”, “BC”, “BD”… “C “, “JA”, “PA”, “KL”, “OI…

Desta forma, para saber a combinação das três primeiras letras da frase seria necessário calcular 273. Sendo assim, calcular a única combinação possível para a frase Natura non facit saltus seria necessário calcular 2720, que resulta em um numero absurdamente grande. Dentre todas as combinações possíveis estarão frases curtas de até 20 caracteres de qualquer idioma, como “Bom dia” ou “evolução”. Porém, o número de combinações que não fazem sentido algum será muito maior, por exemplo: “AVC BRJL MF”.

O número de combinações possíveis seria gigantesco e portanto seria improvável ou até mesmo impossível de ter originado a frase Nature non facit saltus. Sob uma perspectiva leviana poderíamos dizer que o código genético só poderia ter sido criado por uma entidade inteligente já que a probabilidade de um código surgir dessa maneira cai na casa dos trilhões de trilhões de improbabilidade.

Um fragmento de DNA com apenas dez pares de bases pode ser arranjado de 10.48.576 maneiras distintas. Se o mesmo cálculo fosse feito com 100 bases teríamos mais de alguns trilhões de combinações distintas. Isto tem uma importância muito grande nessa comparação uma vez que essas combinações diferentes são responsáveis pela variabilidade genética da vida e consequentemente das espécies, já que geram organismos diferentes.

Se pensássemos em combinações algorítmicas do cubo mágico de Ernő  Rubik 3x3x3 criado na década de 80 teríamos algo parecido. Se em um minuto o ser humano pode girar o cubo mágico aleatoriamente (ou seja, sem padronização) cerca de 80 vezes ele conseguiria criar todos os algoritmos possíveis do cubo mágico (cerca de 43 quintilhões) em 5 bilhões de anos. Incluindo aquele algoritmo que monta o cubo mágico completamente.

Isso quer dizer que se o tempo não fosse um fator limitante, em 13 bilhões de anos poderíamos montar o cubo mágico cerca de 2,74 vezes girando ele aleatoriamente. Obviamente que no caso da frase filosófica naturalista e do cubo estamos fazendo meros cálculos probabilísticos sob a concepção de que tudo surgiu como conhecemos hoje.

No caso da frase, especialmente, há uma pressuposição errada. Um cálculo como esse parte do pressuposto que o código genético surgiu como o conhecemos atualmente, quando na verdade ele surgiu a partir de uma forma muito rudimentar e passou por processos evolutivos que vem sendo estudado por evolucionistas, bioquímicas e especialmente no ramo da bioinformática e biomatemática.

Na natureza encontramos disponível somente 20 aminoácidos naturais, que se unem em diferentes sequências para constituir as proteínas com estruturas e funcionalidades distintas. O organismo humano pode sintetizar pelo menos 80 mil proteínas diferentes a partir de seus 30 mil genes. Isso, por si só já desafia o paradigma dos genes estabelecido no século passado.

Na linguagem química do código genético, um gene funciona como uma receita de como sintetizar uma proteína. As letras dessa receita são as quatro bases A, C, G e T. Cada conjunto de 3 bases é chamado de códon. Cada códon é formado por três bases que correspondem a um aminoácido que será acoplado a proteína durante a síntese. Por exemplo, a seqüência de bases ATG codifica o aminoácido metionina.

Um fragmento do DNA com a seqüência GAGATGGCA codifica uma seqüência de três aminoácidos, que são respectivamente o ácido glutâmico, metionina e alanina.

Desvendar o sequenciamento das bases dentro do DNA e principalmente a sua origem é desvendar o código da vida. (Saiba mais em EVOLUTION SEEN IN ‘SYNTHETIC DNA’). Como sabemos, a origem da vida e um fenômeno complexo que é pouco compreendido ainda em suas bases químicas. É preciso saber separar a química inorgânica da química orgânica e compreender quais foram as condições ambientais do passado da Terra para poder melhor compreender como a química orgânica deu origem a vida.

Sabemos que aminoácidos, bases nitrogenadas e elementos químicos que tem grande representatividade na bioquímica da vida foram criados aleatoriamente em diversos cantos do universo. De fato, é sabido por institutos de astrobiologia que existem mais de 147 moléculas orgânicas ligadas direta ou indiretamente a vida e que estão espalhadas por todo universo. Ainda mais considerando o grande numero de planetas semelhantes a Terra que tem sido descoberto recentemente.

Pode parecer improvável que essas moléculas orgânicas, e potenciais, para dar a origem da vida sejam raras de serem sintetizadas aleatoriamente. Entretanto,  o universo atua como um grande laboratório em constante desenvolvimento. De fato, existe uma linha de pensamento que vê a evolução das espécies não como um mecanismo de transformação da vida, mas como parte do processo de desenvolvimento do universo.

Stanley Miller concluiu seu doutorado tentando simular as condições da Terra primitiva durante a época em que vida teria surgido. Em um frasco ele introduziu água (simulando o oceano), metano, amônia, gás carbônico, nitrogênio e hidrogênio que foram misturados utilizando-se o vapor de água. Essa sopa foi então submetida a pequenas descargas elétricas que simulariam relâmpagos.

Algum tempo depois formou- se uma substância avermelhada, que quando submetida a análises mostrou a presença de açucares, ácidos-graxos e aminoácidos. Isso quer dizer que o carbono disponível foi utilizado na síntese dessas substancias. De fato, 17 dos 20 aminoácidos essenciais contém 6 átomos de carbono ou menos. Os aminoácidos que Miller conseguiu em sua experiência aminoácidos que continham apenas dois ou três átomos de carbono.

Com esse experimento iniciou-se a busca das bases químicas que estão ligadas a origem da vida, e desde então muito se tem avançado. Inclusive, a criação de código genético artificial (veja CIENTISTAS CRIAM INFORMAÇÃO ARTIFICIAL EM CÓDIGO GENÉTICO DE ANIMAL). Essa busca deu origem a hipótese de mundo de RNA que sugere que a vida foi originalmente baseada não no DNA, mas em um produto químico relacionado chamado que pode transportar informação genética e se dobrar em três dimensões e formas, além de funcionar como uma enzima, ou auto-catalisador biológico que acelera determinadas reações químicas.

Pesquisadores criaram moléculas sintéticas e cópias de material genético em laboratório. A enzima criada, chamada de tc19z pode ser uma versão artificial de uma das primeiras enzimas que existiu em nosso planeta há três bilhões de anos, e uma pista de como a própria vida começou. O que se sabe é que avida surgiu entre 4,5 e 4 bilhões de anos, segundo a teoria de que de fato ela tenha surgido aqui e não em outro local do espaço.

A Terra se formou a cerca de 5 bilhões de anos aproximadamente. Portanto, entre 5 e 4,5 bilhões de anos existiu um intervalo de meio bilhão de anos para a primeira molécula auto-replicadora surgir. Um dos registros mais antigos disto é datado em 3,5 bilhões de anos. Entretanto, o registro mostra somente a atividade de uma célula e esta longe de demonstrar como exatamente a vida surgiu ou se de fato existiu blocos de auto-replicação mais rudimentares que o mundo de RNA.

O que queremos saber é sobre as condições reais para que a vida tenha surgido, especialmente o código genético. Provavelmente, as primeiras formas de vida não eram formadas por DNA e tão pouco por RNA. Eram formadas por blocos químicos mais simples que tinham a capacidade de servir de molde para gerar uma copia de si mesma. O problema é que não sabemos qual molécula é essa e provavelmente ela não era responsável por processos de hereditariedade uma vez que eram muito instáveis quimicamente.

Segundo a teoria, o RNA tomou conta dessa responsabilidade, de garantir a hereditariedade a gerações seguintes. Isso aconteceu por algum motivo que a ciência ainda não sabe explicar. O RNA se tornou a principal molécula que se organiza como substância componente da vida e que se isolou do mundo dentro de uma estrutura que passou a separa-lo do meio ambiente, uma membrana. Para se manter viva por um longo período de tempo, essa “proto-célula” recebeu ajuda de uma rede ainda que pequena de reações químicas que asseguraram sua existência.

Esse simples metabolismo primitivo dependia da oxidação de um componente que liberaria calor que catalisaria uma determinada substância em outra e assim sucessivamente. Para que essas rudimentares vias metabólicas ocorressem seria necessário que houvesse uma porta de entrada para a matéria-prima que promoveria a reação bioquímica e uma de saída que garantia a “excreção” de resíduos metabólicos.

Com o passar do tempo novas substâncias começaram a entrar nessa célula e fazer parte do seu metabolismo. A partir daí a coisa funcionaria como um curso de água, ou seja, se você põe uma pedra num curso de água, ela da volta e se esquiva dessa pedra continuando seu curso. Isso seria garantido pelos mecanismos evolutivos, especialmente a seleção natural. Ora, a partir do momento em que há competição por blocos de replicação, que são a base para a sobrevivência podemos dizer que a seleção natural começou a atuar, e portanto a evolução. Isso ainda é bastante controverso uma vez que apesar de estudar tais processos metabólicos, bioquímicos da vida ainda não há um consenso sobre a definição científica ou até mesmo filosófica do que é a vida embora cientificamente os estudos apontem para a possibilidade de tais hipóteses.

Um mineral que liberasse energia/calor, uma rede de reações bioquímicas que se sofistica com o passar do tempo e aumenta assim a complexidade desse sistema deve atrair mais matéria prima do que perde-la e assim a hereditariedade é armazenada na identidade química desses compostos, seja na forma de RNA ou de DNA.

Surge então a síntese proteica que é baseada no sistema de código genético. Em algum momento o DNA substitui no RNA em sua formação química e o sistema de códon passa a valer, ainda que de forma rudimentar, ou seja, diferente da forma atual.

O sistema de códon primitivo parece ter sido bem diferente e ter sofrido diversos processos evolutivos de acordo com o que a bioinformática tem estudado. Hoje sabemos que o código genético não é universal, portanto, sujeito a evolução, especialmente no passado remoto.

O código genético foi identificado na década de 60 e logo percebeu-se que a organização das letras não foi aleatória. Portanto, o código genético é um conjunto de regras químicas que atua convertendo o vocabulário genotípico em uma expressão externa, o fenótipo. Este último reflete diretamente na capacidade das formas de vida sobreviver, pois é nele que a evolução atua. Portanto, as características anatômicas, morfológicas e comportamentais das espécies são o resultado indireto da expressão dos genes.

Cada uma das bases que fazem parte de um códon tem uma particularidade na química da vida. Elas têm distintos graus de importância no estabelecimento do código. Portanto, os químicos estabelecem sua ordem em padrões horizontais e verticais.

Códons e seus respectivos aminoácidos

Padrões horizontais ocorrem principalmente na primeira e terceira posição do códon e os padrões verticais na primeira e segunda posição. Cada posição equivale as três letras do códon.

A natureza diferente destes padrões e distribuição desigual de acordo com a posição pode ser a marca da aliança diacrônica (cooperativa) ou sincrônica de forças de diferentes mecanismos evolutivos. De fato, há um conjunto de teorias que são complementares entre si e que podem explicar a origem de tais códons sob o ponto de vista científico, ou seja, bioquímico.

A teoria da coevolução do código genético e vias biossintéticas de aminoácidos na sua versão atual pode explicar o fato de que alguns dos aminoácidos ligados bio-sintéticamente têm a mesma base na primeira posição.

De acordo com esta teoria a codificação de aminoácidos ocorreu sequencialmente. Eles foram sendo estabelecidos e amadurecendo sequencialmente suas respectivas vias biossintéticas de aminoácidos com reações de intervenção energeticamente favoráveis, atribuindo códons em diferentes nucleotídeos.

Isso pode ter ocorrido por muitos motivos; porque eles são quimicamente semelhantes, pela interação entre aminoácidos e a tríade dos códons, pela interação de um novo aminoácido ou a interação de um intermediário metabólico deste sítio de ligação com o aminoácido substituído na enzima aminoacil-ARNt sintetase.

Isso tem respaldo uma vez que outra linha de desenvolvimento tem verificado que os aminoácidos incluídos na mesma família biossintética, como o aspartato (GAU e GAC) ou glutamato (GAA e GAG), têm a mesma base na primeira posição códon. Isso evidencia códons mais primitivos.

A teoria estereoquímica explica a associação entre a natureza da base que está na segunda posição e a do aminoácido. Em muitos casos, os mesmos aminoácidos são designados por códons que diferem entre si apenas na natureza da terceira base por que há semelhanças em certas propriedades físico-químicas atribuídas aos códons vizinhos com a mesma base na segunda posição.

De acordo com esta teoria, os padrões observados no código genético ocorrem devido à interação entre os aminoácidos e códons próprios, anticódons e códon. Essa interação ocorre por requisitos polares que não é mais do que o coeficiente de partição de aminoácidos no sistema de água-piridina. Ele varia de acordo com a natureza da base da segunda posição. Há também a correlação entre os nucleotídeos e a hidrofobicidade da primeira e segunda posição do códon e até mesmo entre as forças de Van der Waals dos grupos amina que estão livres e interagem com o hidrogênio do códon e anticódon.

Em todos estes casos (exceto o último), foram obtidos provas de uma interação direta entre o aminoácido e RNA. Em laboratório, experiências de amplificação e seleção in vitro isolaram sítios de RNA com ligação a vários aminoácidos como a arginina, valina e isoleucina. Acredita-se que no mundo de RNA de alguns bilhões de anos os aminoácidos eram ligados entre si por interações covalentes e não por ribozimas primitivas. As ribozimas que catalisavam reações de pequenos peptídios passaram a sintetizar diferentes complexos proteicos de RNAt e RNAm muito semelhante ao aparato enzimático existente atualmente na tradução. (ver o vídeo acima para entender a biossíntese).

Assim, a interação de um aminoácido com o códon de RNA é muito semelhante ao que existe no códon vizinho. Isso é atribuído em função da lei de minimização de erros no código genético que é uma lei puramente química e não uma variação aleatória ou a atuação da seleção natural. É uma propriedade química normal. Essas propriedades estruturais do código são explicadas dentro da teoria da otimização do código genético, ou de minimização de erros.

Isso quer dizer que existe uma espécie de filtro de erros já que eles ocorrem nos processos básicos de replicação, transcrição e tradução. Quando isso afeta a função básica de reconhecimento do significado estabelecido desses códons pode custar a sobrevivência do organismo.

Quando aparecem RNAs transportadores, ou mesmo seus precursores, quebra-se a barreira de certas restrições químicas. Este relaxamento permite explorar vários códons possíveis e seletivamente em alguns locais do código criar até variantes de códons. Porém, tais processos de relaxamento também culminam em uma limitação de variações chamada de “acidente congelado“. Isso quer dizer que uma mudança de regra de atribuição pode desencadear uma avalanche de mutações no conjunto de proteínas dessa proto-celula. Isso termina em um colapso, e probabilidade de isso acontecer seria maior em organismos mais complexos dado justamente o grau de evolução do código ao longo do tempo. Obviamente que quando foram descobertas variações nucleares e organulares do código genético esse paradigma mudou.

Após o código genético ser totalmente compreendido em 1965 Sonneborn propôs a teoria da mutação letal, afirmando que as mutações são frequentemente deletérias e por isso o código genético atribuiu aminoácidos com propriedades semelhantes a códons que diferem apenas uma base, especialmente na terceira posição.

Se notarmos, o quadro de aminoácidos e seus respectivos códons tem a primeira e a segunda base idênticas. Isso quer dizer que aminoácidos como a alanina sempre vão começar com as bases GC. Mais tarde, Carl Woese propôs a teoria de erros de tradução já que nas fases iniciais de decodificação do códon as ligações químicas eram muito instáveis e ineficientes.

Muitos erros de tradução estão envolvidos na leitura do códon em relação ao códon vizinho. Para refinar ainda mais a relação genótipo/fenótipo/ambiente a evolução favoreceu a atribuição mais precisa de aminoácidos com códons semelhantes. Desde o trabalho inicial deste tipo até hoje foram desenvolvidos diversos métodos para quantificar o grau de otimização do código genético em relação aos códigos aleatórios, especialmente a obtenção de amostras aleatórias de códigos até características da hidrofobicidade, exigências polares, ponto isoelétrico, tamanho molecular e refratividade dos aminoácidos e códons.

Todas essas teorias são perfeitamente compatíveis entre si e explicam a conformação atual do código genético que é quase universal. Após a conformação do código a partir de processos evolutivos o vida se diversificou partindo do ancestral comum a toda vida (chamado de LUCA ou Last Universal Common Ancestor) dando a conformação sistemática que conhecemos hoje. De fato, na década de 70 iniciou-se o processo de reorganização hierárquica da classificação dos seres na biologia. Até a década de 70 a biologia costumava classificar as formas de vida em cinco grandes Reinos; animal, vegetal, fungi, protista e monera.

Atualmente, esses grupos não são mais vistos como reinos. De fato a classificação biológica hoje utiliza três grandes Domínios, cada um com uma diversidade de reinos enorme. Essa reclassificação ficou mais evidente na década de 90 quando estudos de RNA ribossomal foram utilizados para estabelecer relacionamento evolutivo entre linhagens e definiu 3 grandes domínios; Bactérias, Arqueas e Eucariotos.

As bactérias, seres procariotos, são bastante conhecidas na biologia embora não se tenha estimativa alguma sobre sua biodiversidade. A diversidade da vida no nível microbiológico é estabelecida de maneira diferente daquelas usada nos metazoários que se reproduzem sexuadamente. (saiba mais em BIOLOGIA BASICA: PROCARIOTOS VS EUCARIOTOS SOB A LUZ DA EVOLUÇÃO)

O conceito de espécie em microrganismos é baseado em diferenças morfológica, bioquímica e geralmente é feito com o uso comparativo de RNA ribossomal. Isso ocorre porque as bactérias não fazem sexo e porque desfrutam de uma característica bastante incomum chamada de transferência horizontal de genes. Elas trocam genes entre si, isso também pode ser chamado de conjugação.

Conjugação. Clique para ampliar.

Atualmente, com a nova reclassificação, só o domínio das bactérias conta com mais de 40 Reinos e diversos Filos (Acidobacteria, Actinobacteria, Aquificae, Bacteroidetes, Caldiserica, Chlamydiae, Chlorobi, Chloroflexi, Chrysiogenetes, Cyanobacteria, Deferribacteres, Dictyoglomi, Fibrobacteres, Firmicutes, Fusobacteria, Gemmatimonadetes, Lentisphaerae, Nitrospira, Planctomycetes, Proteobacteria, Spirochaetes, Synergistetes, Tenericutes, Thermodesulfobacteria, Thermomicrobia, Thermotogae e Verrucomicrobia).

O Domínio das arqueas é formado por organismos extremófilos, ou seja, vivem em ambientes praticamente inóspitos onde o calor, a salinidade e o pH são fatores limitantes a vida. É um grupo basal, ou seja, muito próximo ao LUCA.  É um grupo muito pouco estudado porque é muito difícil de cultivar em laboratório devido as suas exigências extremófilas.

A separação entre os Domínios Bactéria e Archaea deu-se na década de 1970 graças às descobertas do microbiologista Carl Woese, o mesmo pesquisador que desenvolveu algumas teorias sobre a origem e evolução do código genético.

As arqueas são semelhantes as bactérias em muitos aspectos de sua estrutura celular, especialmente pela ausência de um núcleo celular diferenciado e por processos metabólicos distintos. Uma das principais diferenças está nos processos de transcrição do DNA e da síntese proteica que são idênticos aos dos eucariotas. Aqui caímos na discussão do conceito de gene que foi estabelecido com o desenvolvimento da genética e da biologia molecular no século XX.

O conceito de que genes são responsáveis pelo desenvolvimento das características anatômicas, comportamentais e a síntese de proteínas se tornou um paradigma que atualmente é falho em explicar como processos de transcrição em determinados seres vivos, processo de splicing e a produção de proteínas acontecem. Essa limitação respeita os limites da ciência e é perfeitamente natural, pois pede uma revolução na biologia como ciência, ou seja, necessita da substituição de um paradigma científico. O Domínio das arqueas conta com 5 filos; CrenarchaeotaEuryarchaeota, Korarchaeota, Nanoarchaeota e Thaumarchaeota.

Fósseis destes organismos foram datados em cerca de 3,5 e 2,7 bilhões de anos. De fato, a maior evidência desses seres é dada não pelo registro fóssil da célula em si, mas de seus lípidos que foram detectados em xistos em alguns lugares do planeta. Há uma grande controversa sobre esses fósseis, uma vez que poderia pertencer a células eucariotas.

Fósseis químicos na forma de lipídeos, únicos encontrados e pertencentes as arqueas são mais informativos porque tais compostos não ocorrem em outros grupos de organismos.Esses lipídios não foram detectados em rochas que datam desde o Pré-Câmbrico. Os traços mais antigos destes lipídeos, denominados isoprenos estão presentes na Groenlândia  e inclui sedimentos formados há 3,8 mil milhões de anos e que são os mais antigos na Terra.

As linhagens de arquea podem ser as mais antigas que existem na Terra. Woese argumentou que as bactérias, as archaea e os eucariotas, cada qual representa uma linha de descendência que divergiu de uma colônia ancestral de organismos. Alguns biólogos acreditam que as arqueas e os eucariotos são remanescentes de um grupo de bactérias. Outros acreditam que sejam linhagens evolutivas distintas, ou seja, de alguns ancestrais comuns.

A relação entre arquea e eucariotas permanece um problema importante, mas também bastante interessante sob o ponto de vista evolutivo. As transformações que levaram um procarioto a dar origem aos eucariotos são inúmeras e talvez os arqueas sejam um grupo intermediário entre esses Domínios.

De fato, o que separa os procariotos dos eucariotos é um conjunto de mais de 25 características que ainda são pouco estudadas em seu nível evolutivo. Isso quer dizer que entre um procarioto e um eucarioto existem pelo menos 25 mudanças gerais que devem ter evoluído em um espaço de alguns milhões ou talvez em um bilhão de anos.

Algumas análises genéticas sugerem que a relação entre eucariotas e as arqueas é respaldada pelo filo Euryarchaeota. Atualmente considera-se mais provável que o ancestral dos eucariotas divergiu cedo das arqueas, como demonstrado na filogenia abaixo.

Entretanto, recentemente foi descoberto que alguns genes de arquea são mais próximos as bactérias Thermotoga marítima. O que mais dificulta estabelecer as relações filogenéticas entre esses grupos é o fato de eles realizarem a transferência horizontal de genes. Alguns cientistas sugeriram que os eucariotas surgiram como um grupo fundido de arqueias e bactérias.

Os três Domínios atuais da sistemática descendendo de um ancestral comum ou LUCA (esquerda). A direita vemos os mesmos três Domínios emergindo com o uso da transferência horizontal de genes. Clique para ampliar.

O Domínio dos Eucariotos conta hoje com diversos reinos: animalia, fungi, amebozoa, plantae, chromalveolata, chromista, stramenopilla, rhizaria, excavata e alguns outros protozoários.

Recentemente o excavate mais antigo foi descoberto na Noruega. Ele é o eucarioto mais antigo descoberto (veja mais em MANKIND’S REMOTEST RELATIVE). A filogenia acima representa somente as principais linhagens de cada grupo. Os eucariotos por exemplo, contam com as linhagens vista na filogenia acima e com mais 200 novas linhagens descobertas recentemente.

De certa forma, ainda que hipoteticamente, a ciência consegue hoje enxergar, ainda que de forma muito branda como código genético floresceu, evoluiu e organizou-se em 3 grandes domínios que se diversificaram de tal forma a gerar organismos com aparatos metabólicos, fisiológicos, morfológicos, anatômicos e comportamentais mais distintos possíveis.

Somente em eucariotos, atualmente contamos com mais de 925 mil espécies de insetos, 123 mil artrópodes que não são insetos, 248 mil espécies de plantas vasculares, 27 mil espécies de algas, 59 mil espécies de fungos que são relacionados com os metazoários segundo novos estudos moleculares, 30 mil espécies de protistas e 43 mil espécies de cordados.

As estimativas atuais, ainda que brandas apontam para uma diversidade de eucariotos entre 5 e 30 milhões.

Em verde estão as Arqueias, em vermelho os Eucariotos e em azul as Bactérias. Clique para ampliar.

Scritto da Rossetti

Palavra chave: NetNature, Rossetti, Código Genético, Códon, Aminoácidos, LUCA, Genética, Genes, Evolução, Bactérias, Procariontes, Arquea, Eucariotos, Biodiversidade.

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Referências.

* Schopf J. (2006). Fossil evidence of Archaean life (PDF). Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361 (1470): 869–85.
* Gupta RS. (2000). The natural evolutionary relationships among prokaryotesCrit. Rev. Microbiol. 26 (2): 111–31.
*  Nelson KE, Clayton RA, Gill SR, et al. (1999). Evidence for lateral gene transfer between Archaea and bacteria from genome sequence of Thermotoga maritimaNature 399 (6734): 323–9.
* Miguel Sautié Castellanos, Carlos M. Martínez Ortiz, Osmel Companioni Nápoles, José L Hernández Cáceres. El código genético desde la perspectiva de la bioinformática. Centro de Cibernética Aplicada a la Medicina, Instituto Superior de Ciencias Médicas de la Habana.
* Flávio Lima. Curso de Aperfeiçoamento de Monitores. Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo. Vídeo.

7 thoughts on “PARADIGMAS SOBRE A ORIGEM DO CÓDIGO GENÉTICO E SUAS IMPLICAÇÕES NA ÁRVORE DA VIDA.

  1. Olá, prof. Rossetti,
    O grau de refinamento das pesquisas a que se refere o texto é, sem dúvida, admirável.
    A capacidade de síntese demonstrada pela sua exposição sobre um assunto tão complexo é algo digno de nota.
    Fiquei pensando sobre o alto grau de utilidade, em especial para o estudante – e também para outros públicos – a referência que vem se tornando este Blog no assunto.
    A natureza e o grau de profundade do assunto sugere e nos impele a especulações amplas sobre as questões ali levantadas. Duas delas, em particular me chamou à atenção, aquela que trata sobre a probabilidade ou arranjos e combinações possíveis em função do tempo, como hipótese para a organização molecular e possível desenvolvimento de formas de vida e a outra, que discorre sobre a necessária mudança de paradigma para se avançar em determinados ramos da pesquisa.
    São tópicos interessantes para discussão.
    Parabéns!

    • Obrigado Mário, mas a idéia desse blog é essa, tentar popularizar um pouco sobre os conceitos da ciência. Tornar mais fácil o entendimento. Confesso a voce que as vezes é difícil fazer isso algumas vezes porque algumas coisas não tem uma forma popular, especialmente a respeito do nome de grupos de animais ou processos biológicos. Fico feliz de ver pessoas como voce, filósofos aqui expondo suas preciosas linhas d pensamento, bem como pessoas do mundo todo, Portugal, moçambique, países do oriente médio, Brasileiros no Canadá e pessoas da amazônia e do interior expondo sua experiencia de vida.
      Eu mesmo neste momento estou estudando um pouco sobre a ordem dos hemípteros, ou seja, dos pulgões, cigarras e barbeiros. Mas a especificidade é muito grande. Estou querendo me focar em estudar borboletas, que já tenho um conhecimento prévio maior. Tento popularizar essas ideias pra tornar mais paupável ao público leigo. É uma forma de discutir os conceito da ciência e promover sua divulgação também. O importante é que a ciência deixe de ter seu conhecimento unicamente acadêmico e possa ser ampliado para o público não especifico, tornar algo socialmente aceito e não unicamente acadêmico.

  2. Sem dúvidas afirmo que o conteúdo do teu blog é o mais completo e sério que já encontrei por ai! Todo estudante das ciências biológicas e afins deveriam acessa-lo! Muito obrigado pelo excelente trabalho.

    • Agradeço as gentis palavras Lucas, e agradeço por estar sempre aqui comentando e expondo conhecimentos na área.
      Grande abraço e mantenhamos contato. Qualquer coisa estou no face.
      Abração

  3. Caro Rossetti, comungo com os demais a importãncia que tenho encontrado nos seus textos, por isso os comento, ainda que filosoficamente, devo admitir que está na contramão da própria razão.
    O fato de “pensar matematicamente”, nos leva à dificuldade de entender as coisas que são óbvias, E EXISTEM AINDA QUE MATEMATICAMENTE NÃO A ENTENDAMOS. Isso me ficou claro quando alguém me respondeu que eu complicava tudo, quanto tentava ‘entender’ Deus, e me deu o exemplo da fração 1/3. Você complica a frase “a natureza não dá saltos”, que é obvia para qualquer um, mas que se torna uma complicação quando entra nas conjeturas matemáticas.
    E SE PRECISAM DESSAS CONJECTURAS PARA ENTENDER A FRASE? Esse é o grande problema da “ciência reducionista”, que procura “matematizar”. A natureza na “tem ciência” que é invenção do homem, tanto quanto religião e artes, POR ISSO ESTÁ POUCO SE LIXANDO SE SEGUE OU NÃO NOSSOS PADRÕES MATEMÁTICOS!

    Essa é a questão filosófica da coisa. Mas ha a realidade prática que de “conhecimentos”! Se de fato pudéssemos “captar” um desse OVNIs, os cientistas ficariam eufóricos em “entender” como eram construídos, etc. Mas para nenhum deles passaria pela cabeça que fosse uma MERA OBRA DO ACASO. Acontece que o organismo do “ser-vivo” estamos descobrindo agora entre nós pela ciência, através da evolulção de nossa propria inteligência, e vamos descobrindo que se trata de um “organismo” altamente sofisticado e complexo para nossos conhecimentos atuais, onde o DNA é apenas parte. Ficamos absimado com sua “tecnologia”, mas diferentemente de um “OVNI”, achamos que possa obra de uma “mero acaso natural”, ainda que tudo mostre que não seja. Essa é ‘confusão’ científica de confundir a matemática como “mera forma de entendermos algo”, com entender que esse algo é consequência de alguma matemática. Veja a complicação de números que criou com uma mera frase, que qualquer entende sem matemática alguma!

    O texto é um vasto descritivo de detalhes especializados na área biológica e outra áreas, que nem tenho como opinar, mas que motra claramente um viés equivocado de “entender as coisas”. QUER-SE SABER, SEM SEQUER PROCURAR ENTENDER, essa é a questão que vejo principalmente nos biólogos. Quer-se “saber” como começou a Vida, sem sequer entender o que realmente ela seja, que é coisa secundária de “mero enigma”, e está tudo bem! Deparamos com paradoxos idiotas como quem surgiu primeiro, o ovo ou a galinha! ONDE SE COLOCA A INTELIGÊNCIA COMO ORIGEM, TANTO PODE TER SURGIDO UM COMO A OUTRA, nenhum deles teve origem própria ou “natural”, então pouco importa quem surgiu primeiro, IMPORTA QUE EXISTAM COMO SÃO!
    É SIMPLES COMO É, não procure colocar “frações matemáticas” na coisa, porque não se enquadram. Foi isso que entendi quando comecei a perceber o que a “entidade” numa sessão espírita há 40 anos atras me disse sobre minha bobagem de não entender por que um Deus Infinito pudesse fazer bobagens. SIMPLES, ELE NÃO FEZ BOBAGENS, FEZ QUEM DE FATO FEZ as bobagens, e me é claro que nem Deus e muito menos um “nada” fariam bobagens!!

    arioba.

  4. o texto usa o “bilhão” popular errado; por exemplo onde se lê “cinco bilhões de anos” o correto seria “cinco mil milhões de anos”

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