BIOLOGIA EVOLUCIONÁRIA
/
O Que E/ urna
? .
Aindahojecientistascontinuama debater essa questão. Umamelhordefinição poderá alterara lista das espécies ameaçadas
PorCarlZimmer
CONCEITOS-CHAVE
.
O sistema taxonômico formal, primeiramente, identificou as espécies baseado apenas nas característicasvistas a olho nu, como nadadeiras ou pêlos. Depois,houve uma mudança no conceito de espécie,especificando que dois organismos deveriam ser capazesde se acasalar.
. Hojea diversidade biológica podeser apuradapelaamostragem de DNA,indicandocomo asespéciesemergiramde um ancestralcomum.
. Odebatesobrea definição deespécieestálongede terminare nãoé apenas umadisputaacadêmica. Umaclassificaçãomais apropriadaé essencialpara a composiçãoda listade espéciesameaçadas. - Os editores
50
S
e vocêvisitar o Parque Provincial Algonquin, em Ontário, Canadá, poderá ouvir os uivos solitários dos lobos e, com um pouco de sorte, observará ao menos de relance uma alcatéia, correndo, ao longe, através da floresta. Mas quando chegar em casa todo contente por ter avistado aqueles animais, qual a espécie de lobo você dirá ter encontrado? Se for tirar a dúvida com dois ou três cientistas, talvez ouça diferentes respostas. Pode até acontecer de um mesmo cientista ficar em dúvida e lhe dizer que se trata dessa ou daquela espécie. No século 18 naturalistas europeus nomearam de Canis lycaon os lobos do Canadá e do leste dos Estados Unidos, porque elespareciam diferentes de Canis lupus, o lobo-cinzento da Europa e da Ásia. Mais recentemente, no início do século 20, naturalistas americanos decidiram que os lobos de Algonquin pertenciam, na verdade, à mesma espécie do lobo-cinzento eurasiano, ou seja, Canis lupus. Ainda mais recentemente, entretanto, pesquisadores canadenses estudaram o DNA dos lobos e trouxeram à tona, novamente, a velha questão. Eles argumentam que os verdadeiros lobos-cinzentos (C. lupus) seriam apenas, e tão-somente, aquelas populações que habitam o oeste da América do Norte. Os lobos do Parque Provincial de Algonquin, de acordo com os pesquisadores, seriam uma espéciediferente, que elesrenomearamC. lycaon.
SCIENTlFIC AMERICAN BRASil
----
~
;~
Outros especialistas em lobos não concordam que haja evidências suficientes para separar C. lupus em duas espécies distintas. Os dois lados, porém, concordam que a identidade dos lobos do Parque de Algonquin ficou muito mais confusa devido ao problema do intercruzamento (hibridização). Os coiotes - outra espécie do gênero Canis - vêm se expandindo a leste e intercruzando com C. lycaon. Agora, boa parte da população de coiotes do lado lestecarrega o DNA do lobo, e vice-versa.C.lycaon, entretanto, está intercruzando com lobos-cinzentos na borda oeste da área de distribuição desses animais. Assim os animais do parque de Algonquin não estão apenas misturando o DNA de C. lycaon com o DNA de C. lupus, mas, também, passando adiante o DNA do coiote. Mesmo que C. lycaon, no passado, tenha sido considerado uma espécie, poderia recuperar esse status? Muitos pesquisadores acreditam que a melhor maneira de concebermos a espécie é vê-Ia como uma população cujos membros cruzam principalmente entre si, tornando aquele grupo geneticamente distinto das outras espécies. No caso dos lobos e dos coiotes fica difícil dizer exatamente onde termina uma espécie e começa a outra. "Preferimos chamá -Ia de Canis soup" , diz Bradley White, da Universidade de Trent, em Ontário.
Julho 2008
""
~ -... ~. -. --_. "
f'''I c=.. ~;:;;'-
J!
IJ . ~~ _.~ -=--- -=~-~ ..
L
.
.
Jq:
.
I
~
~-
,. .-;.. ..
\
!J
\
,'"
I
-.::=~-.....,.--
.
1
.
~..c. ...
rr I
~
t(
1\
f!P-~
-""~~-,,,",
~..,,""'\' "-"
." t:--~
~...
~i"" "'-,.""
"
1\
f
~ .
C.\V?i:t'S ,
,
1 .., "-
". ..~
-
~d ~
f
.
-
.
\
:
"",
~
!
H Sf!::
~~ -êz 81" >= <::;
5:< ZI 0'0 U~
;;::~ :'5" ~~
~I ~~ z'" ~.~ :!:~ Cz
0'u'" ~o zZ
e;g "'~
-<
--,,---':--'1.-
t.t,Y
. " \30""t~$
.. ..~ ~~' .
~ ,.4" # 1 ,}
. ." ~.Q
(\:\"\1\'\\1\1 fil f,lí
li.-
-1."---' "rS ?
C.30~~»
(1
,..
.> ,,
\'fi""'''''
-~-
.L"~-~--~
.'
.
Ca.zus luPUs
>.-'-
w
,,\'.~
-
J,
.I
. Esse debate vai além da mera convenção de nomear corretamente as espécies.Os lobos do sudeste dos Estados Unidos são considerados uma espécie à parte, o chamado lobo-vermelho(Canisrufus).Muito setem feito para salvar essa espécie da extinção, com programas de reprodução em,cativeiro e projetos de reintrodução ao seu hábitat natural. Cientistas canadenses, entretanto, argumentam que o lobo-vermelho é, na verdade, apenas uma população isolada de C. /ycaon do lado sul. Sefor assim, então o governo não está, de fato, salvando uma espécieda extinção, já que milhares de animais pertencentes à mesma espécie,C. /ycaon, ainda prosperam no Canadá. Como ficou demonstrado, no caso dos lobos do Parque de Algonquin, definir espécie pode ser muito importante para as medidas de preservação ambiental, tanto no que diz respeito às espécies ameaçada quanto em relação a seus hábitats. "Podemos dizer que, por um lado, trata-se de assunto esotérico, de outro, de problema prático; e, talvez, de problema legal", avalia Alan Templeton, da Washington University em St. Louis.
Defuúções Complicadas É surpreendente ver o quanto os cientistas vêm debatendo para chegar a um consenso sobre algo tão simples e decidir se esse ou aquele grupo de organismos constitui ou não uma espécie. Talvez isso se deva ao latim, que deu nomes às espécies, carregados de uma certeza absoluta, levando o público a pensar que as regras são muito simples. Ou possivelmente isso se deva a 1,8 milhão de espéciesque os cientistas vêm nomeando de uns séculos para cá; ou, ainda, talvez, às leis como a Endangered SpeciesAct (leique estabelece as regras para as espécies ameaçadas nos Estados Unidos). Mas o que sabemos, de fato, é que o debate sobre o conceito de espéciejá vem se dando há décadas. "Não há consenso, entre os biólogos, sobre o que vem a ser uma espécie", admite Jonathon Marshall, biólogo da Southern Utah University. De acordo com a última estimativa existem em circulação, pelo menos, 26 conceitos publicados. O mais notável quanto a todas essas discordâncias é que, hoje, o nosso conhecimento sobre como a vida evolui em novas formas aumentou muito
www.sciam.com.br
... OS LOBOS ilustram bem por que o conceito de espécie cria tanta confusão. Canis/ycaonera uma espécie de lobo que vagava pelas florestas
de Ontário no
século 18. Os biólogos reclassificaram esses animais como C/upus no come~o do século 20, antes de renomeá-Ios
para C
/ycaon, há poucos anos. Alguns especialistas agora consideram esses lobos uma mistura de várias
espécies, incluindo coiotes (Canis latrans) e lobos-cinzentos.
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL 51
&
-
..c.-
I
i
I
. I I
I SABEDORIA POPULAR Antigos sistemas de classificação, ainda utilizados pelo povo San e por outros povos indígenas, nomeiam plantas e animais baseando-se nas características observáveis. Métodos científicos que surgiram depois, como a taxonomia de Linnaeus, muitas vezes fazem categorizações semelhantes.
Hoje, existem
pelo menos 26 conceitos publicados que procuram dar uma definição para espécie SCIENTIFIC AMERICAN
falam em 'espécies"', escreveuem 1856. "Tudo isso resulta da tentativa de definir o indefinível." As es-
exemplo, apresenta uma pequena diferença na plumagem quando comparado com o lagópode-escocês da Escócia, que também difere do lagópode-escocês da Finlândia. Os naturalistas não chegaram a um acordo sobre a possibilidade de essas aves pertencerem a espéciesdiferentes de lagópode-escocês, ou ser apenas variedades - subgrupos em outras palavras - de uma única espécie. Charles Darwin se divertia com essa questão. "É engraçado ver como diferentesidéias se manifestam nas diferentes mentes dos naturalistas, quando eles
poderiam evoluir até que a população isolada setornasse uma espéciedistinta. A compreensão de como as espécies evoluem levou a uma nova idéia do que vem a ser uma espécie. Ernst Mayr, ornitologista alemão, declarou corajosamente que a espécie não era apenas mera convenção, mas uma entidade real, como montanhas e pessoas. Em 1942 ele definiu espécie como um pool gênico, ou reservatório gênico (expressão que seria utilizada a partir de 1950 por Theodosius Dobzhansky), um grupo depopulaçães que podem
pécies, de acordo com Darwin, nunca foram entidades fixas que surgiram quando da criação. Elas evoluíram.Cadagrupode organismosquechamamos de espécie surgiu como uma variedade, a partir de espéciesmais antigas. Com o passar do tempo, a seleção natural os transformou, enquanto se adaptavam ao ambiente. Entretanto outras variedades se tornaram extintas. Uma variedade antiga, no final, básico. A unificação se aplicaria a qualquer tipo de torna-se completamente diferente de todos os ouorganismo, de sabiás a microorganismos. Essespes- tros organismos - e isso é o que entendemos como quisadores esperam com isso chegar a um método uma espécieem si. "Eu vejo o termo 'espécie' como mais poderoso para reconhecer novas espécies. um conceito arbitrário, cunhado apenas por mera Muito antes do alvorecer da ciência os seres hu- conveniência, para designar um grupo de indivímanos já nomeavam espécies. Para obterem suces- duos muito semelhantes entre si", disse Darwin. so durante as suas atividades de caça e de coleta, os Como os taxonomistas que o precederam, Darhumanos de então precisavam saber que animais win só podia estudar as espéciesa olho nu; por exemcaçar e que plantas coletar. A taxonomia, a ciência plo, observando a cor das penas de um pássaro, ou que trata da nomeação das espécies, surgiu no sé- contando as placas de uma craca. Essa situação perdurou até o início do século 20, quando cientistas culo 17 e se firmou no século seguinte, graças ao trabalho do naturalista sueco Carl Linnaeus. Lin- começaram a examinar as diferençasgenéticasentre naeus inventou um sistema para organizar os or- as espécies.As pesquisas levaram a uma nova maneira de pensar. O que definia uma espécieeram as barganismos vivos em grupos, os quais abrigavam grupos cada vez menores. De acordo com o novo reiras que impediam a sua reprodução com outras. Os genes fluíam entre os membros de uma mesma sistema todos os membros de um grupo particular espécie, quando acasalavam; mas esses indivíduos, compartilhavam determinadas características. Os seres humanos pertenciam à ordem dos mamíferos normalmente, permaneciam no âmbito da sua espée, dentro dessa ordem, à família dos primatas, nes- cie, graças às barreiras reprodutivas. Assim, diferenta família, ao gênero Homo, e gênero Homo, à es- tes espéciespodem procriar em diferentes épocas do ano; determinada espéciepode achar os sons de corpécie Homo sapiens. Linnaeus acreditava que cada espéciesempre havia existido desde o momento da te de outras espéciesnada estimulantes; ou o DNA criação. "Existem tantas espécies quantas foram de uma espécie, simplesmente, pode ser incompatías formas que o Ser Infinito criou no início dos vel com o DNA de espéciesdiferentes. A maneira mais promissora para as barreiras tempos", escreveu. A nova ordem de Linnaeus tornou o trabalho dos evoluírem é pelo isolamento. Assim, alguns memtaxonomistas muito mais fácil, mas a tentativa de bros de uma espécie existente - uma população traçar limitesentre as espéciesnão foi bem-sucedida. tornam-se incapazes de cruzar com o resto da sua Duas espéciesde camundongos podem intercruzar espécie:uma geleira poderia atravessar sua área de onde as suas áreas de distribuição se sobrepõem, le- distribuição, isolando essa população do resto da vando à questão do nome a dar aos illôridos forma- espécie. A população isolada desenvolveria novos dos. Dentro de uma mesma espécie,também, ainda genes, e alguns dessesnovos genes poderiam tornar havia muita confusão. O lagópode-escocêsda Irlan- o intercruzamento difícilou mesmo impossível. Pasda (ave galiforme da família dos fasianídeos), por sadas centenas de milhares de anos muitas barreiras
I
52
desde que se iniciou o debate sobre as espécies. Os taxonomistas, até pouco tempo atrás, identificavam espécies apenas pelas características visíveis, como nadadeiras, pêlos e penas. Agora podem ler seqüências de DNA e descobrir toda uma riqueza de diversidade biológica. Templeton e outros especialistasconsideram que o debate finalmente chegou a um ponto crítico. Eles acreditam que agora será possívelcombinar muitos dos conceitos concorrentes em um único conceito
Julho 2008
BRASIL
..
~ o ~
~ 8 2>
~
-t
~
'" ê ~ ~
'" m => Q > '"
~
[TAXONOMIA PADRÃO]
~'8 i(] ;g
~
8 ~
~ ~ ~
v S
",Õ
E « .., ~ Z :'S
'" "'
i ;g
~
8 Q)
i~'"
v S ",Õ E :< ~ ~ o ~ o
'" Z ~ Z o
'" ;3 Vi r
§;
3 ~ ~ ~ '" ~
~ '" z i5
~ > u =>
cruzar entre si, mas são incapazes de intercruzar com outras. O conceito biológico de espécie, como ficou conhecido, tornou-se o modelo padrão dos livros-texto de biologia. Conseqüentemente muitos cientistas ficaram insatisfeitos com esse novo conceito ao perceber que era inadequado para ajudá-Ios a compreender o mundo natural. Em primeiro lugar, o conceito de Mayr não dizia nada sobre o quanto reprodutivamente isolada uma espécie deveria estar para se distinguir. Os biólogos ficaram numa situação embaraçosa no caso daquelas espécies que pareciam relativamente distintas, mas intercruzavam regularmente. No México, por exemplo, os cientistas descobriram recentemente que duas espécies de macacos que se separaram, a partir de um ancestral comum, há cerca de 3 milhões de anos, intercruzam com freqüência. Não está havendo muito sexo entre as duas para que sejam qualificadas como espécies distintas? Embora entre algumas espécies ocorra muito intercruzamento para que sejam consideradas espécies biológicas, existem outras espécies, também biológicas, formadas por populações tão isoladas que o sexo entre elas é pouco freqüente. Os girassóis, que pertencem à mesma espécie, vivem em populações extremamente isoladas por toda a América do Norte. O fluxo gênico raramente ocorre entre elas. Assim, poderíamos aplicar o conceito de Mayr para tratar cada uma dessas populações como espécies distintas. O mais problemático são as espécies que não apresentam sexo, como é o caso dos rotíferos da ordem Bdelloidea, microscópicos animais marinhos. A maioria dos rotíferos se reproduz sexualmente, mas os rotíferos bdelóideosabandonaram o sexo há cerca de 100 milhões de anos. Todos os rotíferos dessa ordem são fêmeas e desenvolvem seus em-
o Universode Linnaeus (arl Linnaeusdesenvolveuasbasesparaa modernataxonomiano século18, ordenandotodos osseresbiológicosem gruposhierárquicos,partindo do níveldos reinos (comoanimais,plantas,fungos)e descendoaté o nível dasespéciesindividuais,cada um comum conjunto exclusivodecaracterísticasobserváveis.
8 Reino :s Animalia ,~
Organismosmulticelularesmóveis
(emsuamáioria),incapazes de
W
~
; :;:
( sintetizar os seuspróprios 'nutrientes (heterotróficos)
iFi.lo (hordata ,Organismoscomum eixo 'esqueléticoflexível(notocorda) ,
ecordões nervosos
Classe .,Anphibia :Tetrápodos semi-fquáticos ~", semovosamnióticos Ordem ,rAnura i
Adultossemcauda, com peleenrugadaecintura escapular
Família Hylidae Rãscomadaptaçõespara ,viver nasárvores I
Gênero
J, Rãscompupilas Litoria
horizontais(não arredondadas)
°
"---
~ ! Espécie
~
.n
briões sem qualquer necessidade de esperma. De acordo com o conceito biológico de espécie, esses rotíferos não podem ser considerados espécie, por estranho que possa parecer.
.~ :;:
Litoriacaerufea Rãscomglândulasparatóides (lateraisda cabeça)grandese aberturasdo ouvidobem evidentes
l. '
,
,
Porém...
Equação sem Sexo Essa insatisfação levou alguns cientistas a delinear novos conceitosde espécie.Cada um elaborado para captar a essência daquele significado. Um dos maiores rivais do conceito biológico de espécie, o chamado conceito filogenético de espécie, substituiu o fator sexo da equação, pela idéia de descendência a partir de um ancestral comum. Organismos aparentados compartilham características porque compartilham o mesmo ancestral. Humanos, girafas e morcegos, todos descendem de mamíferos mais antigos e, conseqüentemente, to-
Os naturalistasfreqüentemente encontramdificuldadesde distinguir umaespécieda outra.O lagópodeescocêsda Escóciatem uma plumagemdiferentedo lagópodeescocêsda Finlândia(esquerda)ainda nâoestáclaro seessas diferençasjustificamdividir asduas avesem espéciesdiferentesdentro do sistemalineano.
www.sciam.com.br
SCIENTlFIC AMERICAN BRASIL 53
III
...
[CONCEITODE ESPÉCIE]
Controvérsias Sexuais
Porém. ..
Os livros-texto freqüentemente definem uma espécie - o nível mais inferior na hierarquia lineana -
Algunsorganismos- comoosrotíferos bdelóideos- nãofazemsexo;e duasespéciesde bugiosmexicanos(fotoabaixo),quedivergiram deum ancestralcomumqueviveuhá3 milhões deanos,aindapodemseacasalarcomsucesso.
como um grupo de organismos que compartilham um pool gênico coeso.Os membros de uma população, de acordo com o conceito biológico de espécie,podem cruzar com êxito entre si e com outras populações da mesma espécie,mas não com indivíduos de espéciesdiferentes.
fi
dos apresentam pêlos e glândulas mamárias. Dentro dos mamíferos, os humanos partilham um ancestral comum com os outros primatas. A partir de um ancestral comum, os primatas herdaram outras características como olhos na posição frontal. Dessa maneira podemos descobrir grupos cada vezmenores até chegarmos a uma escala em que não podem mais ser subdivididos. Estes, de acordo com o conceito filogenético,são as chamadas espécies.Podemos dizer,então, que esseconceito de espécietoIU.iUUIJ:11 mou o sistemaoriginal de Linnaeus e o modernizou Carl Zimmer freqüentemente à luz do pensamento evolutivo. O conceito filogenético de espécietem sido ado- escrevesobre evolução para o New YorkTimes,para a NationalGeographice tado por pesquisadores que necessitam identificar para outras publicações.Éautor de as espéciesem vez de apenas contemplá-Ias. Reco- seis livros, incluindo, mais nhecer uma espécie é questão de identificar um recentemente,Microcosmo:E.coli and grupo de organismos que compartilham certas ca- the newscienceof fife. Seublog, The Loom (www.scienceblogs.com/loom). racterísticas bem definidas. Os cientistas, neste ganhou o ScientificAmerican'sScience caso, não dependem de condições menos precisas, and TechnologyWebAwards. como isolamento reprodutivo. Recentemente, por exemplo, a pantera-nebulosa da ilha indonésia de Bornéu foi declarada espécie distinta da panteranebulosa do sul do continente asiático. Todas as panteras-nebulosas de Bornéu compartilham características que não aparecem nas panteras do continente, como a pelagem mais escura. Alguns críticos avaliam que, de acordo com esse conceito, teríamos espécies em demasia. "O
54
SCIENTIFIC AMERICAN
~
problema com o conceito é que ele não nos diz em que nível natural devemos suspender as subdivisões, observa Georgina Mace, do Imperial College de Londres. Uma simples mutação pode, ao menos teoricamente, ser o bastante para conferir a um pequeno grupo de animais o status de espécie. "É bobagem querer separar espécies a esses níveis", avalia ela. Mace argumenta que uma população deveria ser considerada ecologicamente distinta - tal como definida pela geografia, pelo clima e pelas relações predador-presa - antes que ",' alguém decidisse separá-Ia em espécies distintas. i Outros pesquisadores, entretanto, consideram ~ u ~ que deveriam seguir o que indicam os seus dados, ij' '"E em vez de se preocupar com os excessos de rupturas em nível de espécies. "O argumento de que "''''~ ~z existe um limite para o número de espécies que po- ~"' &i= dem surgir não parece muito científico", propõe ::;". "'''' iJi.2> John Wiens, biólogo da Stony Brook University. ,,"~s' :;;~ Z-. ~J~
Muito Barulho por Nada Alguns anos atrás as intermináveis discussões sobre esse tema convenceram Kevin de Queiroz, biólogo do Smithsonian Institute, de que o debate sobre a questão do conceito de espécie chegara ao seu limite. "Já está ficando fora de controle", avalia, "essa discussão esgotou a paciência de muita gente."
Julho 2008
BRASIL
..
~~ g~ ~o "'õ ;3'" ZZ ""'° ""~ ~~ "'~ "<1: ~~ ~« >'" uo 3;=
De Queiroz deu um passo à frente, afirmando que esse debate tem mais a ver com confusão que com a essência. "A confusão é, na verdade, bem simples", propõe ele. A maioria dos conceitos concorrentes de espécie concordam quanto a alguns pontos fundamentais. Todos eles estão fundamentados na noção de que a espécie é uma linhagem evolutiva distinta, por exemplo. Para De Queiroz essa é a definição fundamental de espécie. A maioria das discordâncias sobre a idéia de espécienão é com relação ao conceito em si, mas sobre como reconhecer uma espécie.De Queiroz entende que métodos diferentes deveriam ser aplicados para casos diferentes.Um significativoisolamento reprodutivo, por exemplo, é uma boa evidência de que determinada população de pássaros é uma espécie.Mas esse não é o único critério que pode ser usado. Para os rotíferos bdelóideos, que não têm sexo, os cientistas teriam de usar outros critérios.
'" ~~
~
.s ~
" o
8
'" ;;' ~ z
g
~
« §;
~ 0z o
~ ~ u =>
Bond e Stockman examinaram as versões dos genes em populações diferentespara descobrir alguma evidência de fluxo gênico. Para encerrar eles registraram as condições climáticas nas quais cada grupo de aranhas vivia. No final conseguiram identificar seis espécies que satisfaziam todos os critérios utilizados. Se aceitas, essas descobertas duplicarão o número de espéciesde Promyrmekiaphila. Esse tipo de abordagem está permitindo aos cientistas estudar certos organismos que não pare[CONCEITOFILOGENÉTICODE ESPÉCIE]
Linnaeus Atualizado o conceitofilogenéticodeespéciesurgiua partir deumanovaabordagemparaclassificar osseresvivos,conhecidacomosistemáticafilogenética.Diferentedo sistemade Linnaeus, levaem contaa históriaevolutiva.Ignorandoa questãodapossibilidadedeintercruzamento entreduaspopulações,essesistemaclassificaumaespécieindividualcomoumorganismo quepartilhaum ancestralemcomumcomoutrasespécies,masé colocadoà partedas outraspor ter adquiridonovase distintascaracterísticas. A árvorefilogenética,também conhecidacomoárvoredavida,mostraquantasespéciesdiferentesseramificama partirde um ancestralcomum,quandoadquiremcaracterísticas queo ancestralnãopossuía.A árvoreabaixomostraalgumascaracterísticasqueosanimaisterrestrese ospeixes acumularamdurantea evolução.
Muitos especialistas em espécies compartilham do otimismo de De Queiroz. Em vez de tentar usar apenas um padrão ouro, elesestão testando novas espéciescontra diferenteslinhas de evidências.Jason Bond, biólogo da East Carolina University,e seu aluno, Amy Stockman, usaram essa abordagem no estudo de um enigmático gênero de aranhas, Promyrmekiaphila, descobertas na Califórnia. Os taxonomistas há muito vêm se empenhando para determinar quantas são as espécies de Promyrmekiaphila. As aranhas vêm resistindo à classificação corriqueira porque são extremamente parecidas entre si. Os cientistas já sabem que essas aranhas, provavelmente, formam populações completamente isoladas, em grande parte graças ao fato de não se dispersarem para muito além de seus territórios. "Uma vez que a fêmea faz uma boa toca com alçapão e teia de revestimento, é pouco provável que ela se afaste desselocal", segundo Bond. Ele vem escavando tocas de Promyrmekiaphila contendo três gerações de aranhas fêmeas que viveram ali anos e anos. Os machos deixam as tocas onde nasceram, mas não vão muito longe, antes de se acasalar com uma fêmea de uma toca vizinha. Para identificarem as espéciesde aranhas, Bond e Stockman adotaram métodos desenvolvidos por Templeton. Eles estudaram a história evolutiva de Promyrmekiaphila, mediram o fluxo gênico entre as populações e caracterizaram o papel ecológico dessas aranhas. Para o estudo da história evolutiva, Bond e Stockman seqüenciaram partes de dois genes de 222 aranhas de 78 localidades da Califórnia.
Porém... Alguns críticos insistem que a abordagem filogenética tende a categorizar demais.Porexemplo, a pantera-nebulosa da ilha de Bornéu foi recentemente classificadacomo espécieà parte daquela do continente, por apresentarpelagem mais escura,além de outras características.Alguns pesquisadores, entretanto, argumentam que esses fatores não podem, por si sós, justificar que essesanimais sejam
Eles examinaram o DNA para marca dores genéticos que mostravam como as aranhas eram aparentadas entre si. A árvore evolutiva das aranhas resultou em várias linhagens distintas.
agrupados em uma espécieseparada das outras panteras-nebulosasdo sul do continente asiático.
www.sciam.com.br
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL55
a
Duasespécies
tam a forma de bastâo, enquanto outros semostram como pequenas esferas.Para distinguirem duas bactérias que têm a forma de bastâo, os microbiólogos desenvolveram experimentos relacionados ao metabolismo delas.Um tipo de microorganismo podia se alimentar de lactose, enquanto outros, não. A partir desses indícios descreviam-seespécies,como Escherichiaco/i ou Vibrio cho/erae.Mas era necessário saber o que significavapertencer a uma dadaespécie, em se tratando de microorganismo. Quando Mayr veiocom o seu conceito biológico de espécie,parecia excluir muitos daqueles seres. Afinal, as bactérias não eram formadas por indivíduosmachos efêmeas que podiam se reproduzir sexualmente como os animais. Elas simplesmente se partiam em duas. A confusão piorou quando os cientistas começaram a analisar o DNA dos microorganismos. Eles tentaram calcular a diferença entre o DNA de duas espécies,selecionando pequenos fragmentos e comparando-os entre si. Para sua surpresa, as diferenMicroorganisrnos como Espécies A maioria dos trabalhos relacionados ao conceito ças podiam ser imensas. Duas espéciesde bactérias, de espécie sempre foi direcionada a animais e plan- alocadas no mesmo gênero de acordo com seu metas. Essa tendência tem uma explicação histórica: tabolismo, podem ser mais diferentes entre si que animais e plantas eram as únicas coisas que Lin- humanos em relação a prima tas. Bactérias de uma naeus e outros antigos taxonomistas podiam estu- mesma espécie podem apresentar modos de vida radicalmente distintos. Assim, algumas linhagens dar. Hoje, porém, os cientistas sabem que a grande maioria da diversidade genética está no mundo invi- de E. co/i vivem em nosso intestino sem causar nesíveldos microorganismos, e elessão o maior desa- nhum prejuízo, enquanto outras podem provocar doenças. "A variação genética dentro de uma mesfio quando o assunto é a natureza das espécies. Quando os microbiólogos começaram a nomear ma espécieé tão grande que o termo 'espécie' para espécies,no século 19, não examinavam penas ou bactéria e archae" não tem o mesmo significadoque flores,como os zoólogos e botânicos. ,Osmicroorga- para plantas e animais multicelulares, considera Jonismos - principalmente bactérias e archae - geral- nathan Eisen,da Universityof Califomia em Davis. Os microorganismos não são pequenas excemente são muito parecidos entre si. Algunsapresenções a essa regra. Quando os pesquisadores come[ABORDAGEM UNIFICADA] çaram a estudar o mundo microbiano descobriram que a diversidade encontrada no mundo animal é, comparativamente, insignificante. "Causa muita A Melhor Solução estranheza pensar que, se Mayr estiver certo, enPorcausada confusãoalguns tão 90% da árvore da vida não é composta por pesquisadorescomeçarama criar espécies", contrapõe John Wilkins, filósofo da ciclassificaçõesfilogenéticas,olhando ência da University of Queensland, Austrália. paraalémda históriaevolutivae "Faça uma pausa e pense sobre isso." combinandoestacomdados Alguns pesquisadores argumentam que, talvez, moleculares,ecológicos, os microorganismos se adaptem ao conceito biocomportamentaise biológicos.Assim, JasonBonde um deseusalunosda lógico de espécie, mas de uma maneira peculiar. EarstCarolinaUniversitypesquisaram As bactérias não cruzam como os animais, mas faum gênerode aranha,Promyrmekiaphila zem intercâmbio de genes. Os vírus podem trans(acima),descobertana Califórnia.Eles portar genes de um hospedeiro a outro, ou, então, estudarama históriaevolutivadessa as bactérias podem simplesmente capturar um aranha,bemcomoo seupapel DNA disperso no meio e incorporá-Ia ao seu geecológico,e seqüenciaramos genesde noma. Existem evidências de que linhagens próxi222 aranhasem 78 localidades.No final, mas permutam mais genes que linhagens distantes comtodasessasinformações,eles uma versão microbiana das barreiras reprodutiagruparamosanimaisem seisespécies. vas entre as espécies animais.
próximasde bactérias podem ser
mais diferentes
do que os
humanos o são de todos os outros primatas.
56
cem se adaptar ao conceito de espécie. Pelo fato de os rotíferos bdelóideos não terem sexo, não se adaptaram bem ao conceito biológico de espécie. Tim Barraclough, do Imperial College de Londres, e seus colegas usaram outros métodos para determinar se esses rotíferos pertenciam a grupos que poderíamos chamar de espécie. Eles seqüenciaram o DNA e construíram uma árvore evolutiva. A árvore apresentava apenas algumas ramificações longas, cada uma coroada por um tufo de ramos mais curtos. Então eles examinaram o corpo dos rotíferos em cada tufo e descobriram que tinham formas similares. A diversidade dos rotíferos, em outras palavras, não era apenas obscura. Os animais formam agrupamentos que são, provavelmente, resultado de linhagens separadas que estão se adaptando a diferentes nichos ecológicos. Seesses agrupamentos não são espécies,são bem afins.
Julho
SCIENTIFIC AMERICAN BRASil
~
2008
~ ~ ~
'" '" b
';:; ~ § ~
e(') I,'j
'" z 2 z ~ ~ % g
~'" '" z
~ '" ;z õ
~ ~ u
3
[CRIATURASESPECIAIS]
Mas alguns críticos têm apontado certos problemas com essa analogia. Embora animais e plantas possam intercambiar genes toda vez que se reproduzem, os microorganismos raramente permutam dessa maneira. Quando trocam genes, fazem isso com promiscuidade surpreendente. Durante um período de milhões de anos esses microrganismos adquiriram novos genes não apenas de seus parentes mais próximos, mas também de outros microorganismos que pertencem a reinos totalmente diferentes. É como se o nos-
'" .~ '"2 B: ~
i" ~ '" ~ ;3
~ ~ ~
;3 z
~ 0z o
r u =>
MicroorganismosPertencema EspéciesDiferentes? Osbiólogossempretiveram dificuldade paraagrupar os microorganismosem espécies.As bactérias não fazem sexodo modo que conhecemos,masapenassedividem em duas.Bactériasque teoricamente pertencemà mesmaespécie,por apresentaremaparênciaexternae comportamentos similares,sãocapazesde apresentardiferençasgenéticasmarcantes.Algunspesquisadoresafirmam que asbactériaspodem serclassificadasem espéciesdiferentespelagenéticae pelo nichoecológico. NafOrttetermal do ParqueNacionaldeYellowstone(foto abaixo),espéciesdiferentesda cianobactéria Synechococcus ocupamdiferentesprofundidadesou áreasde diferentestemperaturas(nichos). Seçãotransversal de3 cm3deumamatriz formadainteiramentedemicroorganismos, nafonteOctopusdeYellowstone.
so próprio genoma tivesse centenas de genes que vieram de organismos tão diferentes como centopéias, bétulas e trufas. Os críticos insistem que esse fluxo de genes ajuda a minar qualquer conceito de espécie para o caso dos microorganismos. "Penso que espécie é um tipo de ilusão", interpreta W. Ford Doolittle, da Dalhousie University, na Nova Escócia. Pesquisadores estão considerando as espécies microbianas mais seriamente. Argumentam que os microorganismos, assim como os rotíferos, não são apenas variações indistintas, mas grupos adaptados a nichos ecológicos particulares. A seleção natural previne esses grupos de se tornarem indistintos ao favorecer novos mutantes mais bem adaptados aos seusnichos. "É uma pequena linhagem que sempre segue adiante", segundo Frederick Cohan, da WesleyanUniversity.Essapequena linhagem, ele diz, é uma espécie. Cohan e seus colegas descobriram essas espéciesmicrobianas nas fontes termais do Parque Nacional de Yellowstone. Cada grupo de microorganismos geneticamente aparentados vive num niMatriz microbiana cho próprio dessas fontes termais - a certa temperatura, por exemplo, ou necessitando de certa quantidade de luz solar. Para Cohan, essa evidência é o bastante para justificar o status de espécie para um grupo de microorganismos de De acordo com Cohan, a compreensão da natuuma espécie. Ele e seus colaboradores, baseados reza das espéciesmicrobianas poderá ajudar profisem seus experimentos, estão desenvolvendo um sionais da saúde a sepreparar para combater o surto conjunto de regras que, esperam, serão utilizadas de novas doenças no futuro. Bactériascausadoras de por outros pesquisadores para nomear novas es- doenças freqüentemente evoluem de micróbios relapécies. "Decidimos que temos de ir além de tivamente inofensivos que residem pacificamente persuadir as pessoas", Cohan insiste. dentro de seus hospedeiros. Pode levar décadas de Essas novas regras provavelmente levarão os evolução para que esses organismos provoquem cientistas a separar as espéciesmicrobianas tradicio- uma epidemia grande o bastante para ser notada penais em muitas outras. Para evitar confusão, Cohan los profissionais da área da saúde. Classificar essas não quer mudar completamente os nomes originais novas espéciespoderia ajudá-Ios a antecipar o apadas bactérias. Apenas pretende adicionar a palavra recimento de uma epidemia,dando tempo o suficien"ecovar" ("variante ecológica") no finaldo nome de te para que tomem as medidas mais adequadas. Recada espécie.Assim, a linhagem bacteriana que pro- solver o mistério das espéciesnão seria importante vocou o primeiro surto da doença dos Legionários apenas para a compreensão da história da vida ou na Filadélfia deverá ser chamada de Legionella para a preservação da biodiversidade- o nosso própneumophila ecovar Philadelphia. prio bem-estar pode estar em jogo.
.
www.sciam.com.br
.i
... Diferentesespéciesdabactéria Synechococcus, emformadesalsicha, ocupamprofundidades diferentes (amarelo-esverdeado na superfície, e verde-escurona camadamais profunda) dentrodosmilímetros superioresda matrizmicrobiana.
"PARA CONHECERMAIS Evolution: the triumph of an idea. Carl Zimmer.
HarperCollins,
What evolution Books, 2001.
2006.
is. Ernst Mayr. Basic
Speciation. Jerry A. Coyne e H.Allen On. Sinauer Associates, 2004.
Understanding evolution: your onestop source for information on evolution. Página criada pelo Museu de Paleontologia da Universityof California:http://evolution.berkeley. edu/evolibrary/home.php
SCIENTlFIC AMERICAN BRASIL 57 Ao
