A PROXIMIDADE EVOLUTIVA ENTRE CHIMPANZÉS E HUMANOS – APROFUNDANDO A COMPARAÇÃO.

Os chimpanzés são incorretamente chamados de macacos. Contudo, biologicamente pertencem ao grupo dos grandes símios, assim como nós. Parece indiferente esta separação, mas há grandes diferenças anatômicas, sociais e comportamentais entre os vulgares macacos e os símios de grande porte. Ambos pertencem a ordem dos primatas, mas as diferenças são suficientes para separa-los. Aqui, trataremos das semelhanças entre o grupo dos primatas em que estão os chimpanzés e os humanos.

Chimpanzé. Fonte: Animal Planet.

Atualmente há apenas uma espécie humana viva, nós. Biologicamente somos classificados como Homo sapiens.

Em um passado não tão distante, algumas pessoas tentaram argumentar que havia várias espécies de humanos. Alguns destes “cientistas” ainda se autoproclamaram pertencentes às espécies “superiores”, chamando a si mesmos de caucasianos ou, europeus. Seus argumentos partiam de pressupostos sociológicos e tentavam “cientificamente” validar pensamentos claramente racistas. No entanto, biologicamente todos os seres humanos podem gerar filhos férteis e por isso somos todos da mesma espécie. No final das contas a ciência demonstrou que estas concepções de superioridade e inferioridade racial apresentaram pouco respaldo científico.

No entanto, para os chimpanzés a sua diversidade conta com duas espécies: Pan troglodytes conhecido como o chimpanzé-comum, e Pan paniscus denominado chimpanzé-grácil ou bonobo – mas ainda assim, não é possível atribuir termos de “superioridade” ou “inferioridade” a nenhuma destas duas espécies.

Estes dois tipos de chimpanzés são espécies separadas por pelo menos 2 milhões de evolução em caminhos distintos. Os seres humanos e as duas espécies de chimpanzés evoluíram de um ancestral comum – possivelmente o Sahelanthropus tchadensis – entre 5 e 7 milhões de anos atrás. Apenas fósseis deste ancestral permanecem conhecidos, embora, acredita-se que a origem dos primeiros primatas da linhagem humana seja mais antiga, esperando-se encontrar fósseis de 9 milhões de anos que possa orientar a paleoantropologia.

Enquanto este fóssil presumido não se revela estudamos nossa espécie e os outros primatas de grande porte a partir das evidências genéticas disponíveis. Costuma-se dizer que humanos e chimpanzés compartilham 99% do mesmo DNA. Contudo, esta comparação genética não é simples de ser feita devido à natureza das repetições e mutações genéticas e uma estimativa que melhor representa este relacionamento evolutivo indica um grau de correspondência genômico entre 95 e 99%. Este panorama pode parecer impressionante, mas a maioria do DNA é usada para funções celulares básicas que todos os seres vivos compartilham. Por exemplo, é alegado que temos cerca da metade do mesmo DNA que uma banana, no entanto, as pessoas não usam isso para enfatizar como bananas são semelhantes a nós humanos. Até mesmo porque, até o momento não encontramos o artigo científico que estabelece a proximidade genética entre bananas e humanos. Certamente, trata-se de um hoax promovido pelas redes sociais. A informação parece ser citada, porém não fundamentada cientificamente – trata-se de uma informação anedótica.

Em um sentido mais restrito, de fato, a divergência de seqüência humano/chimpanzé é estimada em 1,1-1,4% (Scally et al, 2012) mas há variações que chegam até 5%. O tempo de separação da linhagem humana e da linhagem dos chimpanzés permanece um tanto controverso (Langergraber et al, 2012), datado por volta de 9 ou 10 milhões de anos atrás. A incerteza sobre a data da divergência entre humanos e chimpanzés é resultado de diversos fatores, incluindo a falta de um registro paleontológico confiável para esse evento, e ambiguidade em relação à taxa de mutação apropriada para inferir o tempo de divergência baseado unicamente em seqüências de DNA (Gibbs & Rogers, 2014).

Árvore filogenética de primatas – Este diagrama apresenta as relações evolutivas entre as espécies para as quais as sequências do genoma são publicadas, disponíveis ou em progresso. Os genomas de espécies contidas em caixas já estão publicados. Entre os macacos, os genomas de macacos rhesus e Cynomolgus são publicados, mas o sequenciamento de outros genomas de macacos está em andamento. Linhagens selecionadas são destacadas para indicar características genômicas específicas de interesse, ou características genômicas inesperadas, como a taxa reduzida de inserção de Alu no genoma do orangotango ou a menor taxa evolutiva no aye-aye.

Assim, 95 ou 99% não diz tanto quanto parece se não compreendermos o que está em jogo.

Veja, por exemplo: os chimpanzés têm 48 cromossomos, dois a mais que os humanos. Acredita-se que isso ocorre porque, em um ancestral humano, dois pares de cromossomos se fundiram em um único par – e isto de fato foi verificado. O cromossomo 2 humano é na verdade resultado da fusão de dois cromossomos – veremos isto detalhadamente no final deste texto.

Além disto, o genoma humano total fornece um catálogo de recursos genéticos que interagem com o ambiente para determinar a nossa biologia, fisiologia ou susceptibilidade à doença.

A conclusão da seqüência do genoma do projeto chimpanzé pelo Consortium 2005 forneceu um catálogo comparativo da genética que pode ser usado para identificar genes ou regiões genômicas subjacentes às muitas características que distinguem ou que aproximam os seres humanos, chimpanzés (Varki & Altheide, 2005) e até outros primatas.

Por exemplo, a diferença de sequências nucleotídicas de DNA de cópia única (DNAc – presentes no genoma haplóide, tal como a maioria das que codificam polipeptídeos no genoma eucariótico) entre humanos e macacos rhesus é de aproximadamente 6,5% (Gibbs et al, 2007) e a divergência dessas duas linhagens é mais confiantemente datada entre 25 e 28 milhões de anos atrás. As datas para a divergência de chimpanzés humanos calculadas usando estimativas da taxa de mutação que são derivadas de outras diferenças entre espécies (por exemplo, a divergência entre humanos/macacos ou humanos/orangotangos) são diferentes das datas baseadas nas taxas de mutação obtidas através de análises baseadas em pedigree de mutações humanas atuais.

Embora a diferença nas seqüências do genoma entre humanos e chimpanzés seja calculada em cerca de 1,4% (Scally et al, 2012), isso é correto apenas para substituições de nucleotídeos em regiões onde os dois genomas podem ser diretamente alinhados. Como destacou o pesquisador Roy Britten pela primeira vez (Britten et al, 2003), ligeiras inserções e deleções (<100 bp) correspondem em mais diferenças em nucleotídeos entre espécies intimamente relacionadas do que mudanças de base única em sequências alinhadas. Elas são chamadas de indels.

Seja no genoma humano ou dos chimpanzés, ambas contem cerca de 1,5% de sequências únicas, não encontrada no outro, devido principalmente aos pequenos indels. A sequência de macacos rhesus alinhada ao humano é 93,5% idêntica, mas quando se incluem pequenos indels, a aproximação cai para 90,8% aos humana (Gibbs et al, 2007). Essas diferenças entre as espécies são encontradas mais freqüentemente em regiões onde estão os íntrons (trechos de DNA de um gene que não codificam qualquer parte da proteína produzida pelo gene) e regiões inter-gênicas do que em éxons (regiões codificadoras de proteínas). Isto ocorre principalmente porque os indels em seqüências codificantes geralmente terão conseqüências negativas sobre a função da proteína.

As duplicações segmentares são aspectos significativos da estrutura e da dinâmica do genoma dos primatas. Duplicações e exclusões de segmentos são ativas no genoma humano.

Mutações que ocorrem são aparentemente neutras, mas muitas levam a conseqüências e doenças adversas (Stankiewicz & Lupski, 2010). Assim como as duplicações segmentais acabam levando a variações entre os humanos, elas são impulsionadoras de mudanças evolutivas nos genomas dos primatas (Veja: Macroevolução: Exemplos do mundo Primata). Cerca de 5% dos genomas humanos e chimpanzés, e 3,8% do genoma do orangotango, consistem em duplicações segmentares (Locke et al, 2011). Os genomas humano e dos grandes símios são enriquecidos com duplicações dispersas, tendo experimentado um intervalo após a sua divergência dos Macacos do Velho Mundo quando o a produção de novas duplicações foi particularmente ativa (Marques-Bonet et al, 2009). Muitas expansões de famílias de genes codificadores de proteínas específicas são fruto de duplicações segmentares que eventualmente se envolvem em expansões repetidas de uma determinada sequência (Gazave et al, 2011). Alguns genes dentro de duplicações segmentares mostram evidências de seleção positiva agindo sobre sequência de codificação, bem como número de cópias (Lorente-Galdos et al, 2013). Nos primatas de grande porte alguns desses eventos de expansão ocorreram como eventos paralelos independentes em diferentes linhagens, reforçando a interpretação de que essas mudanças genômicas são frequentemente o resultado de seleção positiva para ambos números de cópias do gene e seqüências gênicas (Marques-Bonet et al, 2009).

Como esperado, para a maior parte do genoma os chimpanzés estão mais relacionados aos humanos do que aos gorilas. Mas para cerca de 15% do genoma as seqüências de DNA do chimpanzé compartilham um ancestral comum mais recente com as sequências homólogas no genoma do gorila do que necessariamente com os humanos. Em outros 15%, gorilas e humanos estão mais relacionados. E em cerca de 1,6% do seu DNA o homem se aproxima mais a bonobos do que chimpanzés.

A separação incompleta de linhagem (SIL) ocorre quando uma espécie ancestral polimórfica, com dois ou mais alelos (haplótipos) em um determinado lócus, se divide em duas linhagens. A SIL de um ancestral comum polimórfico é um provável fator contribuinte, mas não a única possibilidade para explicar os dados acima. O fluxo de genes entre as linhagens em diferenciação também pode ser um fator que faz parte do cálculo entre diferenças e semelhanças entre os primatas. Este quadro de desenvolvimento da complexidade do processo evolutivo também se aplica em outros casos. Os bonobos e os chimpanzés são, sem dúvida, os táxons irmãos mais próximos uns dos outros do que de qualquer outra espécie. No entanto, para 1,6% do genoma, as seqüências em bonobos são mais semelhantes aos homólogos em humanos do que os chimpanzés, enquanto 1,7% coloca os bonobos como o grupo periférico (Prufer et al, 2012). A SIL é a provável explicação e pode ser bastante comum em primatas (Wall et al, 2013).

Em um estudo, uma síntese de evidências genéticas e fósseis coloca os eventos de especiação humano/chimpanzé e humano/chimpanzé/gorila em aproximadamente 10 milhões de anos atrás. Em tal estudo cerca de 30% do genoma tem o gorila como o símio mais próximo do humano ou do chimpanzé; isso é mais raro em torno dos genes de codificação, indicando a seleção invasiva ao longo da evolução dos grandes símios e tem consequências funcionais na expressão gênica. Uma comparação de genes codificadores de proteínas revela aproximadamente 500 genes, mostrando a evolução acelerada em cada uma das linhagens de gorilas, humanos e chimpanzés – e as evidências de aceleração paralela, particularmente de genes envolvidos na audição. Ao comparar as espécies de gorilas ocidentais e orientais, estimando um tempo médio de divergência de seqüência de 1,75 milhões de anos atrás e considerando as evidências claras de trocas genéticas mais recentes e um gargalo populacional nas espécies orientais, o uso da seqüência do genoma nessas e futuras análises promoverá uma compreensão mais ampla da biologia e evolução dos grandes primatas.

Embora comparações de genoma completo possam ser fortemente conclusivas sobre a ordenação de eventos de especiação, a incapacidade de observar taxas de mutação anteriores significa que o tempo de eventos a partir de dados genéticos permanece incerto. Portanto, uma melhor resolução para a datação pode vir de uma análise mais integrada de evidências fósseis e genéticas. Isto significa que a morfologia e genômica devem se aproximar mais para clarear a história evolutiva humana (Scally et al, 2012).

Considerando todos estes detalhes fica evidente que a diferença entre chimpanzés e humanos não é somente 1%, mas é variável porque há variedade amostral e depende do método que se aplica. As diferenças ficam entre 1 e 5%. Um estudo feito somente com genes expressos no desenvolvimento do sistema nervoso central, por exemplo, mostrou uma diferença de 17%. Evidentemente a amostra do estudo se restringiu ao sistema nervoso e evidentemente as diferenças seriam gritantes uma vez que há diferenças claras no desenvolvimento do sistema nervoso e aspectos cognitivos entre os dois clados. É esperado esta distinção, afinal, se fossemos geneticamente idênticos aos chimpanzés em nosso desenvolvimento do sistema nervoso, aspectos cognitivos e no restante seriamos chimpanzés.

Portanto, em termos comparativos, as semelhanças genéticas nos aproximam evolutivamente enquanto as diferenças nos estabelecem em espécies diferentes, tornando ambos os clados únicos.

Contudo, em diversas tarefas cognitivas os chimpanzés são melhores que seres humanos e em outras somos melhores. Cada espécie tem seu repertório garantido por processos evolutivos em comum, em caminhos distintos há pelo menos 9 milhões de anos.

Evidentemente, esta porcentagem de 17% de diferenças não passou despercebido pelos representantes da pseudociência do criacionismo/design inteligente que rapidamente tentaram elevar a teoria da evolução a um mito, negligenciando os aspectos idiossincráticos do estudo. O que o artigo realmente diz é que há porcentagens diferentes porque há análises diferentes e objetivos diferentes. De fato, o artigo não ressalta nada diferentes do que abordamos aqui e não descarta a teoria da evolução. O fato da porcentagem de semelhança entre chimpanzés e humanos pode ser variável e que o valor mais próximo representou 1%, mas, outros métodos mostram valores diferentes.

A amplitude da análise e os valores de 5%.

Há um vício estabelecido pelos divulgadores de ciência que sistematicamente exibem publicações exacerbando o fato de que somos 99% semelhantes aos chimpanzés. Contudo, esta super-valorização deve acompanhar a ressalva dos 5% de margem e deve ressaltar que a semelhança é variável de acordo com o estudo feito.

Muitos veículos de informação destacam esta variável. Um exemplo disto é o site do Museu Smithsonian:

“Embora a diferença genética entre os seres humanos hoje seja minúscula – cerca de 0,1%, em média – o estudo dos mesmos aspectos do genoma dos chimpanzés indica uma diferença de cerca de 1,2%. O bonobo (Pan paniscus), que é o primo mais próximo dos chimpanzés (Pan troglodytes), difere dos humanos no mesmo grau. A diferença do DNA com os gorilas, outro dos macacos africanos, é de cerca de 1,6%. Mais importante ainda, os chimpanzés, os bonobos e os humanos mostram a mesma diferença de gorilas. Uma diferença de 3,1% nos distingue e os macacos africanos do grande macaco asiático, o orangotango. Como os macacos se empilham? Todos os grandes primatas e humanos diferem dos macacos rhesus, por exemplo, em cerca de 7% no seu DNA.

Os geneticistas inventaram várias maneiras de calcular as porcentagens, que dão impressões diferentes sobre a similaridade entre os chimpanzés e os humanos. A distinção entre chimpanzé e humano a 1,2%, por exemplo, envolve uma medição de apenas substituições nos blocos de construção básicos dos genes que os chimpanzés e os humanos compartilham. Uma comparação de todo o genoma, no entanto, indica que segmentos de DNA também foram excluídos, duplicados repetidas vezes ou inseridos de uma parte do genoma em outra. Quando estas diferenças são contadas, há uma diferença adicional de 4 a 5% entre os genomas humano e chimpanzés”.

Smithsonian Museum of Natural History, 2018

E também:

“Humanos e chimpanzés compartilhavam um ancestral comum há 5-7 milhões de anos. A diferença entre os dois genomas não é, na verdade, 1%, mas 4% – compreendendo 35 milhões de diferenças de nucleotídeo único e 90 Mb de inserções e deleções…. É claro, o que estamos realmente explorando é uma complexa interação entre múltiplas diferenças genéticas, interagindo com diversos fatores fisiológicos, ambientais e culturais, resultando, eventualmente, nas diferenças fenotípicas observadas. A divergência de nucleotídeos únicos foi estimada em 1,23%, com -1% correspondendo à divergência de espécies fixas e o restante representando polimorfismos específicos da espécie…. Assim, a divergência geral entre os genomas é mais próxima para 4%, de acordo com dois estudos recentes (Britten 2002; Watanabe et al, 2004), mas muito maiores do que a maioria das estimativas anteriores, que foram feitas usando fragmentos de sequências alinhaváveis ​​mais curtos…. Assim, a “diferença <1%” frequentemente repetida ainda se aplica às sequências de aminoácidos”

Smithsonian Museum of Natural History, 2018

E claro, outras pesquisas complementaram as variáveis que existem entre as comparações entre humanos e chimpanzés. Um estudo relatou que 33% das duplicações humanas são específicas para nossa espécie (Cheng et al, 2005); e com um número estimado de 200 a 300 cópias específicas de genes em humanos e chimpanzés (The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium 2005) abrindo um amplo panorama para se explorar.

É comum a alegação de que o estudo sobre o genoma humano/chimpanzé é limitado, que a comparação não é total, ou que somente genes selecionados intencionalmente foram comparados com os de humanos para favorecer o resultado que aproxima chimpanzés e humanos evolutivamente.

Estes argumentos não fazem sentido algum. Em 2005 quando o resultado do sequenciamento saiu, 95% do genoma do chimpanzé foi analisado e mostrou que as diferenças no DNA de humanos e chimpanzés são de apenas 4% dos quase 3 bilhões de bases que compõem ambos os genomas. O Consórcio apenas confirmou previsões científicas de que, ao menos nos genes, muito pouca coisa separa as duas espécies. As diferenças no DNA de humanos e chimpanzés são de apenas 4% dos quase 3 bilhões de bases (letras químicas A, T, C e G) que compõem ambos os genomas. E boa parte dessas modificações se deu de maneira trivial ao longo dos milhões de anos transcorridos desde o ancestral comum entre ambas espécies – a mera troca de uma letra em um gene, a duplicação de um conjunto de letras qualquer ou a deleção de outro.

Vale lembrar que o artigo da época destacou que o projeto de montagem e sequenciamento do genoma do chimpanzé cobriu 94% do genoma do chimpanzé.

Em 2012 o National Institutes of Health (NIH) declarou que:

“Quando inserções e eliminações de DNA são levadas em conta, humanos e chimpanzés ainda compartilham 96% de sua sequência. No nível da proteína, 29% dos genes codificam as mesmas sequências de aminoácidos nos chimpanzés e nos humanos. De fato, a proteína humana típica acumulou apenas uma mudança única desde que chimpanzés e humanos divergiram de um ancestral comum há cerca de 6 milhões de anos”.

National Institutes of Health – 2012

A previsão de diferenças entre 1 e 5% entre chimpanzés já havia sido feita pelo Consórcio de Seqüenciamento e Análise de Chimpanzés em 2005. Em 2012 um artigo sobre o assunto destacou que o compartilhamento de 98,5% da nossa sequência de DNA com os chimpanzés seria provavelmente um erro. Para esta amostra, uma estimativa melhor seria que 95% dos pares de bases seriam exatamente compartilhados entre o chimpanzé e o DNA humano. Na amostra do estudo de 779 kb, a divergência devido à substituição de bases é de 1,4% e há uma diferença adicional de 3,4% devido à presença de indels (Britten, 2002).

No artigo de Varki e Altheide de 2005, além de ressaltar as diferenças entre os dois genomas ficando entre 1 e 4% (ou, 35 milhões de diferenças de nucleotídeo único e ∼90 Mb de inserções e deleções) destacaram novamente que a sequência estudada tinha a abrangência de 94% do genoma da amostra estudada com 98% da sequência tendo uma taxa de erro estimada em 10-4. Vários chimpanzés adicionais (incluindo outras subespécies) foram sequenciados em menor cobertura. Além de identificar polimorfismos nos chimpanzés, esses dados confirmaram a alta qualidade e integridade da sequência do genoma humano e estabeleceram estados ancestrais de polimorfismo de nucleotídeo simples (em inglês single nucleotide polymorphism; SNP).

A divergência de nucleotídeo único foi estimada em 1,23%, com 1% correspondente à divergência de espécies fixas e o restante representando polimorfismos específicos da espécie (The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium 2005). Enquanto os eventos de inserção indels foram menores, eles representaram 40-45 Mb em cada espécie, ou seja, diferença de cerca de 90 Mb entre os dois, dando uma divergência de 3% nesta categoria.

Assim, a divergência global entre os genomas é (como dita anteriormente) mais próxima de 4%, em consonância com dois estudos recentes (Britten 2002; Watanabe et al. 2004), mas muito maiores do que a maioria das estimativas anteriores, que foram feitas usando fragmentos mais curtos de sequência alinhada (Varki & Altheide, 2005).

Um estudo recente “Chimpanzee and human Y chromosomes are remarkably divergent in structure and gene content” ressalta uma diferença de 30% entre os seres humanos (Homo sapiens) e chimpanzés (Pan troglodytes), isto porque o cromossomo Y tem uma das taxas de evolução mais rápidas no genoma humano (Ross et al, 2005). O problema é que há várias formas de se abordar estas comparações (por identidade total, bases alinhadas, identidade entre bases alinhadas e identidade de genes) e para a artigo não utilizou-se todo o genoma humano, ou mesmo todo o DNA do cromossomo Y. A pesquisa acima se restringiu somente a região MSY dos cromossomos de chimpanzés e humanos. Portanto, existe uma diferença de 30% entre humanos e chimpanzés nesta região e não em todo o cromossomo. É preciso lembrar este detalhe para que se evite descontextualização e afirmações que não são ditas no artigo original.

Todos os genes do cromossomo Y são duplicações, ditos “hemizigóticos”, pois estão presentes em apenas um cromossomo – exceto nos casos de aneuploidia, quando ocorre síndromes XYY ou síndrome XXYY. Comparações entre regiões semelhantes do cromossomo Y em seres humanos e chimpanzés, bonobos e gorilas demonstram que o mesmo fenômeno de conversão de genes parecia estar atuando há mais de 5 milhões de anos, quando os seres humanos e os primatas não-humanos divergiram um do outro (Hughes et al, 2005).

Um estudo feito em 2006 por Kuroki e amigos analisou a sequência de DNA do cromossomo Y do chimpanzé, incluindo 271kb da região pseudo-autossômica e 12,7Mb da região MYS do cromossomo Y constatou uma maior divergência de seqüência entre o cromossomo Y humano e o de chimpanzés (cerca de 1,78%) em relação aos respectivos genomas inteiros (cerca de 1,23%). O estudo também confirmou que uma maior taxa evolutiva do cromossomo Y. Cada um dos 19 genes codificadores de proteínas em chimpanzés foram analisados e ​​tinham pelo menos uma substituição não-sinônima. Em 11 desses genes, havia taxas de substituição mais elevadas do que aquelas substituições não-sinônimas sugerindo um relaxamento da restrição seletiva, da seleção positiva ou, de ambas. Também foi identificado mudanças de linhagem específica, incluindo a eliminação de um fragmento de 200kb da região peri-centromérica na espécie humana e uma expansão de famílias jovens de sequencias Alu, além de retro-transposons e repetições terminais em chimpanzés. A reconstrução do cromossomo Y ancestral comum reflete que as alterações dinâmicas em nossos genomas ocorreram nos últimos 6 milhões de anos desde a especiação com nosso ancestral comum com chimpanzés. Portanto, o artigo estabelece uma conexão clara entre os cromossomos Y de ambas as espécies.

Duplicações e distinções.

Como vimos, a comparação global das diferenças no conteúdo de duplicação segmentar entre os humanos e chimpanzés determinou que 33% das duplicações humanas (94% de identidade de sequência) não são duplicadas no chimpanzé, incluindo algumas duplicações causadoras de doenças humanas. Isto por si só já demonstra a importância das análises comparativas evolutivas para questões ligadas a medicina e saúde. Combinando abordagens experimentais e computacionais com a taxa de duplicação genômica os dados resultaram em diferenças de expressão genética entre as duas espécies. Em termos de número de pares de bases afetadas, foi determinado que as duplicações contribuíram mais significativamente para as diferenças entre as espécies, seguido de eliminação de duplicações ancestrais. A conversão de genes no momento pós-especiação é responsável por menos de 10% das recentes duplicações segmentares. Especificamente em chimpanzés, há uma hiper-expansão (com mais de 100 cópias) de segmentos específicos de DNA que resultaram em diferenças e alterações quantitativas marcantes na paisagem genômica da espécie e sua comparação com o ser humano. Quase todas as diferenças mais extremas de variações na estrutura dos cromossomos – incluindo o surgimento das porções subterminais da heterocromatina dos grandes símios africanos. Entretanto, de base por base, grandes eventos de duplicação segmentar tiveram um impacto maior (2,7%) na alteração da paisagem genômica destas duas espécies do que um único par de bases de substituição (1,2%) (Cheng, 2005).

Um outro estudo ainda fez uma comparação genômica entre o chimpanzé e o bonobo – embora sejam semelhantes em muitos aspectos, diferem entre si notavelmente na questão comportamental, estrutura social e sexual. O estudo consistiu em um seqüenciamento e montagem do genoma do bonobo para estudar a sua relação evolutiva com o chimpanzé e com o genoma de humanos. A pesquisa constatou que cerca de 3% do genoma de humanos está mais intimamente relacionado com o de bonobos do que com o genoma do chimpanzé. As regiões estudadas permitiram que vários aspectos da linhagem das duas espécies de primatas fossem reconstruídos. Além disso, muitas dessas regiões se sobrepõem e podem eventualmente ajudar-nos a compreender a base genética de fenótipos que os seres humanos compartilham com cada um desses símios (Arnold et al, 2006).

Duplicações segmentares afetam pelo menos 80Mb do genoma do bonobo. O uso da sequência do cromossomo 21 de chimpanzé, juntamente com o do genoma humano para estimar uma taxa de erro de cerca de 2% (ou 10 kb) no genoma do bonobo, com qualidades comparáveis ​​para o cromossomo X e mesmo dos autossômos. O genoma do bonobo pode, portanto, servir como uma seqüência de alta qualidade para análises comparativas.

Em média, dois alelos de um único exemplar, de regiões autossômicas no genoma são aproximadamente 99,9% idênticos uma à outra, 99,6% das sequencias são idênticas ao genoma de chimpanzés, 98,7% idênticas às sequências correspondentes ao genoma humano.

Os pesquisadores ainda investigaram se bonobos e chimpanzés trocaram genes após a sua separação. Para isto, analisaram estatisticamente o grau em que os genomas de bonobos podem estar mais próximos para alguns chimpanzés do que a outros. Foram geradas sequências de DNA de sete chimpanzés três bonobos. Em seguida, foram utilizados alinhamentos de conjuntos de quatro genomas, cada um consistindo de dois chimpanzés, um bonobo e um humano. Foi analisado também excessos de alelos compartilhados entre bonobo e chimpanzés e comparados com o outro chimpanzé. Nenhuma diferença significativa entre o número de alelos derivados compartilhados foi encontrada. Assim, não há indicação de fluxo gênico preferencial entre bonobos e qualquer um dos grupos de chimpanzés testados (Arnold et al, 2006).

Dr. Yali Xue, do Instituto Sanger constatou em seu estudo que os chimpanzés da região Central e Oriental da África compartilham um material genético significativamente maior com bonobos do que as outras subespécies de chimpanzés. Estes chimpanzés têm pelo menos 1% de seus genomas derivados de bonobos. Isso mostra que não houve uma separação limpa, mas que a divergência inicial foi seguida por episódios ocasionais de mistura entre as espécies.

O estudo também incluiu pesquisadores da Espanha, do Copenhagen Zoo e da Universidade de Cambridge e mostrou que houve pelo menos duas fases de contato secundário entre bonobos e chimpanzés: entre 550-200 mil anos atrás, e cerca de 150 mil anos atrás, espelhando o que acredita-se ter acontecido durante os últimos 100 mil anos de evolução dos seres humanos.

Outras comparações – diferenças e semelhanças.

Há outras maneiras de olhar comparativamente para humanos e chimpanzés. Por exemplo: o degradoma é definido como o conjunto de genes que codificam proteases presentes em um genoma, e pode ser utilizado como um método comparativo. O degradoma dos chimpanzés é composto por 559 genes protease ou proteínas semelhantes com mais de 99,1% de identidades com seus ortólogos humanos. Há também a identificação e análise detalhada de vários genes de proteases que são diferentes entre humanos e chimpanzés e que podem ser responsáveis ​​por algumas das diferenças fisiológicas entre as duas espécies. Com base em análises feitas por Puente e colegas (2005), pode-se concluir que a maioria das diferenças de genes de protease entre os dois organismos é encontrada em genes do sistema imunológico, destacando a importância de analisar um conjunto limitado de genes para identificar processos específicos que poderiam ter sido alterados como resultado da evolução.

O degradoma de chimpanzé foi identificado e caracterizado por rastreio do genoma em um conjunto completo de genes de protease humana. Ele é virtualmente idêntico ao do humano, sendo composto por pelo menos 559 genes de protease agrupados em 68 famílias diferentes. A cobertura do genoma para esse conjunto de genes é muito alta (95,6% no nível dos nucleotídeos) (The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium 2005). Nesse sentido, não se pode excluir que outros genes codificadores de proteases possam estar presentes em regiões inacabadas do genoma do chimpanzé, embora essa possibilidade seja muito improvável devido à alta cobertura do genoma do chimpanzé e ao fato de que a maioria das lacunas é menor que o tamanho médio de um gene de protease (The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium 2005). Contudo, mesmo com a ampla cobertura genômica dos chimpanzés, nota-se a presença de seqüências codificadoras em pelo menos 30 genes (5,3%), dificultando a distinção entre sequencias que foram pseudogenizados e erros de seqüenciamento.

De qualquer modo, a análise nos permite notar que existem 557 genes ortólogos de proteases entre humanos e chimpanzés, apresentando uma média de 99,06 e 99,11% de identidades ao nível de aminoácidos e nucleotídeos (mediana 99,31 e 99,22%), respectivamente, em comparação com a média do genoma de 98,77% (The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium 2005). Curiosamente, existem pelo menos 75 genes de protease (13,5%) que codificam proteínas completamente idênticas às suas contrapartes humanas.

Além disso, o estudo acima ainda revelou uma série de genes de proteases de chimpanzés que diferem significativamente (em mais de 2 desvios padrão) de seus ortólogos humanos, com identidades no nível de proteína abaixo de 97% (Puente et al, 2005).

Nós humanos temos 23 pares – de cromossomos em cada uma de nossas células. Algo que claramente é observável no cariótipo (conjunto de cromossomos, cujo número e morfologia são característicos de uma espécie ou de seus gametas). Os três principais primatas de grande porte (chimpanzé, gorila e orangotango) pelo contrário, têm 24 pares de cromossomos.

Chimpanzés, gorilas e orangotangos possuem dois cromossomos menores (chamados de 2p e 2q) que em seres humanos estão sintetizados em apenas um.

Isso ocorre porque em nós, o cromossomo 2 é equivalente de cromossomos ancestrais 2p e 2q fundidos ao longo da evolução.

Comparação lado -a-lado dos cromossomos de humanos, chimpanzés, gorilas e orangotangos (da esquerda para a direita o para cada cromossomo ) De Yunis JJ, Prakash O, ” A origem do homem: o cromossômico legado pictórico, ”Science, 19 de março 1982. Reproduzido com permissão da AAAS.

Na década de 80 esta imagem chocou muitas pessoas que viram a descoberta como uma clara evidência da evolução humana, mas ao mesmo tempo desperta até os dias de hoje a ira dos negacionistas da teoria da evolução – que criticam a descoberta até os dias atuais.

Como podemos saber que esta fusão ocorreu?

Ora, a prova está escrita de forma indelével no próprio material genético. Se podemos “ler” as sequências de letras do DNA deste cromossomo e comparar com a dos outros primatas de grande porte (em especial o chimpanzé) e obtivermos uma alta correspondência é temos uma marca evidente da evolução cicatrizada em nosso segundo cromossomo.

Primeiramente, devemo-nos lembrar que os cromossomos possuem várias regiões diferentes, incluindo duas “estruturas teloméricas” em cada extremidade cromossômica que contêm sequencias de DNA repetitivas e serve como uma proteção a danos no material genético. Há também um centrômero, região que prende os pares de cromossomos durante a divisão celular. Então, se os cromossomos equivalentes ancestrais de 2p e 2q se fundiram em um único de ponta a ponta para formar o cromossomo humano 2, eles então devem ser a prova genética deste evento evolutivo. Mais especificamente, aquele cromossomo deve ser um pouco estranho: ele deve ter DNA telomérico na porção medial, bem como nas extremidades finais, e dois centrômeros (ou pelo menos, seus remanescentes genéticos), ao invés de um.

O mesmo acontece com cromossomo humano 2 que têm a evidência de DNA revelador de um evento de fusão?

Sim! Os autores de um artigo na Science no ano de 1982 não hesitaram em declarar “a fusão telomérica dos cromossomos 2p e 2q para a redução dos 24 pares de cromossomos dos grandes primatas em 23 no homem moderno”. Contudo, na época não puderam confirmar profundamente sua tese sem a tecnologia de ponta que genética moderna nos proporciona. Foi só em um estudo publicado em 2005 na revista Nature que forneceu o “local preciso da fusão” do cromossomo humano 2. O artigo científico notou a presença de “várias duplicações sub-teloméricas” neste local (ou seja, o DNA do telômero esperado) e vestígios de um segundo centrômero no cromossomo que desde então estava “inativado”. Em um estudo de 2012, por sua vez, uma equipe internacional de cientistas publicou um relatório evolutivo mais detalhado de como as versões modernas de cromossomos humanos, chimpanzés e gorilas alcançaram sua forma atual. (Para facilitar a explicação do que eles encontraram, veja aqui).

Em outras palavras, a evidência genética é precisamente o que você espera ver se a evolução for verdadeira. Isso diz muito e sobre o poder da teoria para explicar o que observamos de verdade no mundo natural.

“A evolução faz previsões testáveis​​”, observou Miller Brown, que é o principal defensor da evolução, e cujo testemunho sobre cromossomo 2 desempenhou um papel proeminente no ano de 2005 em Dover Pensilvânia durante no julgamento sobre a legalidade do ensino do “Design inteligente” em escolas públicas. Quando se trata de cromossomos, explica Miller, a previsão da evolução é que, se temos 46 cromossomos e os nossos parentes primatas mais próximos tem 48, então em algum lugar de nosso genoma deve haver um cromossomo formado por uma fusão recente, e que deveria ter DNA cromossômico dos telômeros, e ele deve ter dois centrômeros. Essa é uma previsão feita pela evolução, e de fato, em 2005 ela foi confirmada. Contudo, a fé do design inteligente e em negar Darwin prossegue, ainda que de forma irracional.

Todas estas semelhanças deixam claro nosso relacionamento evolutivo com os grandes primatas, validando o postulado de Darwin e Huxley sobre nossas origens. Estudos moleculares modernos confirmaram claramente essa previsão e refinaram nossas relações evolutivas, mostrando que o chimpanzé comum e o bonobo são nossos parentes evolutivos vivos mais próximos (Goodman, 1999). Os chimpanzés são muito importantes, pois nos permite aprender sobre nós mesmos: seja em termos de semelhanças e diferenças com os humanos. Por exemplo, os estudos pioneiros de Jane Goodall sobre os chimpanzés revelaram muitas semelhanças comportamentais surpreendentes com nossa espécie e o uso de ferramentas e agressão de grupo (Whiten et al, 1999). Por outro lado, outras características são obviamente específicas para os seres humanos, incluindo a bipedalidade habitual, um cérebro generosamente ampliado e uma linguagem complexa (Whiten et al, 1999). Semelhanças e diferenças importantes foram observadas para a incidência e gravidade de várias doenças humanas (Olson & Varki, 2003; The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium 2005).

Chimpanzés e humanos são onívoros (comem plantas e carne). Os seres humanos adotaram uma dieta mais carnívora que os chimpanzés e têm intestinos mais refinados para a digestão da carne. Os chimpanzés ocasionalmente caçam e matam outros mamíferos, geralmente macacos, mas restringem-se a frutas e às vezes a insetos. Os seres humanos são muito mais dependentes da carne e só podem obter vitamina B12 naturalmente através da ingestão de produtos de origem animal. Com base em nosso sistema digestivo e no estilo de vida das tribos existentes, acredita-se que os seres humanos evoluíram uma dieta carnívora pelo menos uma vez a cada poucos dias. Os seres humanos também tendem a comer nas refeições em vez de comer continuamente ao longo do dia, outro traço carnívoro. Isso pode ser devido à disponibilidade de carnes após uma caçada bem-sucedida e, portanto, consumidas em grandes quantidades, mas com pouca frequência. Os chimpanzés coletam constantemente frutas, enquanto a maioria dos humanos não come mais do que três vezes ao dia.

Assim sendo, é evidente que uma mudança na dieta durante a evolução humana tenha sido acompanhada por adaptações moleculares nas vias metabólicas. Consistente com esta noção, estudos comparativos de níveis de expressão gênica em primatas descobriram que a regulação de genes com funções metabólicas tende a evoluir rapidamente na linhagem humana. As conseqüências metabólicas dessas diferenças regulatórias, no entanto, permaneceram desconhecidas. Para abordar esta lacuna, um estudo comparativo usou uma combinação de expressão gênica e perfil metabólico em fígados de humanos, chimpanzés e macacos rhesus para traçar um perfil evolutivo. Foi constatado que as diferenças na dieta entre espécies têm um forte efeito nas concentrações metabólicas. Além disso, as diferenças na concentração metabólica entre as espécies estão correlacionadas com diferenças inter-espécies na expressão das enzimas correspondentes, que controlam a mesma reação metabólica. Foram identificadas séries de compostos metabólicos com perfis específicos de linhagem, incluindo exemplos de diferenças metabólicas de espécies humanas que podem estar diretamente relacionadas a diferenças na dieta.

As identidades de todos os metabólitos foram validadas por meio de um algoritmo de correspondência de várias camadas do sistema interno de banco de dados BinBase16, e diversos outros índices. No geral, foi medida a concentração de 399 metabólitos em todas as amostras, das quais 177 eram conhecidas e tinham um nome associado. Esse número de metabólitos medidos é cerca de 20% maior do que o encontrado nos fluidos corporais (Ji et al, 2011), refletindo a maior atividade metabólica e a complexidade dos tecidos do fígado.

Para avaliar se há uma alteração correlacionada similar na concentração de metabólito entre as espécies, o foco da pesquisa se manteve nos metabólitos cuja concentração significativamente difere entre humanos e chimpanzés (<0,05), e a direção da mudança na concentração, ou seja, qual espécie tem um nível mais alto. Foi constatado que as concentrações de cerca de 75% dos pares de metabólitos envolvidos na mesma reação mudam na mesma direção entre as espécies, em comparação com cerca de 50% dos pares de metabólitos não envolvidos na mesma reação (Blekhman etal, 2014).

O uso de proteínas humanas como um guia para identificar proteínas de chimpanzés só é possível porque 29% das sequências de codificação dentro dos genomas humanos e chimpanzés são idênticas em seqüência e a maioria das proteínas diferem em apenas 1 ou 2 aminoácidos (Bauernfeind et al, 2016 & The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium, 2005).

As proteínas identificadas suportam muitas funções biológicas diferentes, incluindo metabolismo aeróbico, sinalização celular e síntese de proteínas, que são tipicamente localizadas no citosol, membrana mitocondrial ou ribossomo. O fato de muitas das proteínas identificadas estarem envolvidas no metabolismo não é surpreendente, uma vez que cerca de 75% da massa proteica de uma célula geralmente suporta funções de “manutenção” (Kim et al, 2014). Isto indica que há muitas semelhanças metabólicas entre humanos e chimpanzés no que diz respeito aos genes e funções metabólicas (Blekhman etal, 2014).

Como ressaltado no início do texto, humanos diferem de outros primatas em questões muito marcantes: nas habilidades cognitivas e um cérebro significativamente maior. Essas diferenças se correlacionam com as alterações metabólicas, como evidenciado pela regulação de genes e metabólitos relacionados à energia no cérebro humano. Embora os mecanismos subjacentes a essas mudanças evolutivas não tenham sido plenamente elucidados, as atividades alteradas dos principais fatores de transcrição poderiam desempenhar um papel central no processo. Para avaliar essa possibilidade, a análise de dados de sequencias micro-satélites de cinco tecidos de humanos e chimpanzés feitas por uma pesquisa identificou 90 genes fatores de transcrição com níveis de expressão significativamente diferentes no cérebro de humanos e chimpanzés. Dentre eles estão os genes da proteína Zinc-Finger: caracterizada pela coordenação de um ou mais íons de zinco (Zn2+) para estabilizar a dobra proteicas. Na proteína deste estudo (Zinc-Finger KRAB) foi identificada uma rápida evolução. Os fatores de transcrição diferencialmente expressos agrupam-se dentro de uma robusta rede reguladora que consiste em dois módulos distintos, mas interligados, um fortemente associado às funções do metabolismo energético e o outro com transcrição, transporte vesicular e na regulação de proteínas (ubiquitinação). Nossos resultados sugerem que mudanças combinadas em um número relativamente pequeno de fatores de transcrição em interação podem coordenar as principais diferenças de expressão gênica em cérebros humanos e de chimpanzés (Nowick et al, 2009).

Além disto, vários estudos observaram a regulação positiva de genes e metabólitos envolvidos no metabolismo oxidativo e na função mitocondrial em cérebros humanos em comparação com cérebros de chimpanzés (Khaitovich et al, 2008). Esses dados, juntamente com evidências de seleção positiva atuando sobre os promotores de genes envolvidos no metabolismo energético durante a evolução humana indicam que o aumento da produção de energia tem sido essencial para a evolução do cérebro humano (Haygood et al, 2007). A regulação positiva de genes humanos em outras categorias funcionais, incluindo a neuro-proteção e o transporte sináptico, também foi documentada (Caceres et al, 2003). No entanto, os mecanismos moleculares subjacentes a essas diferenças de espécies bem documentadas não foram elucidados.

Conclusão

Não espero que as pessoas terminem de ler este texto com seus detalhes técnicos e sejam direcionadas a um pensamento evolucionista absoluto e dogmático. Esperamos uma defesa genuína a tese da evolução para aqueles que entram em contato agora com o tema. Espera-se um evolucionismo que seja entendido a partir da razão e das evidências, tal como deve ser feito segundo o método. Tão pouco espero a repulsa daqueles que a negam, pois destes já há encrustado, cristalizado uma perspectiva de vida que conforta as pessoas e que muitas vezes é dogmática. Mas também sabemos que o grau de conforto de uma ideia não corresponde a sua veracidade.

O que sugerimos então é que a partir desta demonstração de relacionamento filogenético claro entre homem e todo o reino animal, que se reflita sobre como nossa relação com a natureza deva ser revisada ou revigorada.

Não há vergonha ou insulto algum em pertencer ao clado dos primatas. Pelo contrário, ser primata nos aproxima da natureza e nos resgata do posicionamento antropocêntrico. O encantamento pela natureza não deve ser representado por nossa ignorância ou teimosia em não nos reconhecermos como parte do todo. Pelo contrário, o fato de nos entendermos como parte do sistema vivo de um planeta é motivo de encantamento e respeito pela natureza.

Da mesma forma, não desejo que as pessoas vejam esta tese comprovada como uma ferramenta para a descrença em deus. O que está em jogo aqui é nossa origem, e não a existência de deus. Devo lembrar que há pessoas que encontram na sua relação evolutiva com os outros animais um motivo para reforçar uma fé em uma crença particular. Independente da posição religiosa das pessoas, o mais importante é que os fatos não sejam negados, e a evolução se apresenta como um fato científico, respaldado por dados e pesquisas, como vimos acima.

O que se pede aqui é o respeito pelo fato, pela descoberta, a constatação da nossa dura e linda jornada evolutiva nos últimos milhões de anos. Que não neguemos nossos verdadeiros galhos evolutivos e nossas verdadeiras raízes em milhões e bilhões de anos. Que nunca nos esqueçamos que estamos pendurados nos mesmos galhos da árvore da vida que os outros grandes primatas.

Victor Rossetti

Palavras chave: Rossetti, NetNature, Chimpanzé, Humano, Gorila, Orangotango, Genoma, Evolução Humana, Indels, Cromossosmos, Sequenciamente.

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