Escola de Redes

O Sistema de Gaia: Os darwinistas sociais século XIX viam somente competição na natureza - "a natureza, vermelha em dentes e em garras" => Ecologia Profunda: "A vida não se apossa do globo pelo combat

O Sistema de Gaia: Os darwinistas sociais século XIX viam somente competição na natureza - "a natureza, vermelha em dentes e em garras" => Ecologia Profunda: "A vida não se apossa do globo pelo combate, mas sim, pela formação de redes."


O reconhecimento da simbiose como uma força evolutiva importante tem profundas implicações filosóficas. Todos os organismos maiores, inclusive nós mesmos, são testemunhas vivas do fato de que práticas destrutivas não funcionam a longo prazo. No fim, os agressores sempre destroem a si mesmos, abrindo caminho para outros que sabem como cooperar e como progredir. A vida é muito menos uma luta competitiva pela sobrevivência do que um triunfo da cooperação e da criatividade. Na verdade, desde a criação das primeiras células nucleadas, a evolução procedeu por meio de arranjos de cooperação e de co-evolução cada vez mais intrincados.


Um vislumbre do maior épico da história de nosso planeta:

 

Ao longo dos últimos cinqüenta anos, mais ou menos, os cientistas têm observado que [as bactérias], habitual e rapidamente, transferem diferentes pedacinhos de material genético a outros indivíduos. Cada bactéria, em qualquer dado tempo, dispõe para o seu uso de genes acessórios que a visitam vindos de linhagens às vezes muito diferentes, e que desempenham funções que o seu próprio ADN pode não abranger. Algumas dessas partículas genéticas recombinam-se com os genes nativos da célula; outras são passadas adiante. ... Como resultado dessa capacidade, todas as bactérias do mundo têm, essencialmente, acesso a um único pool de genes e, em conseqüência, aos mecanismos adaptativos de todo o reino das bactérias.

 

(183) Esse comércio global de genes, conhecido tecnicamente como recombinação de ADN, vem ocupar o seu posto como uma das descobertas mais espantosas da biologia moderna. “Se as propriedades genéticas do microcosmo fossem aplicadas a criaturas maiores, teríamos um mundo de ficção científica”, escrevem Margulis e Sagan, "no qual plantas poderiam compartilhar genes para a fotossíntese com cogumelos vizinhos, ou onde as pessoas poderiam exalar perfumes ou nas quais cresceriam protuberâncias de marfim por apanharem genes de uma rosa ou de uma morsa."

 

A velocidade com que a resistência às drogas se espalha entre as comunidades de bactérias é uma prova dramática de que a eficiência de sua rede de comunicações é imensamente superior à da adaptação por meio de mutações. As bactérias são capazes de se adaptar a mudanças ambientais em alguns anos, ao passo que organismos maiores precisariam de milhares de anos de adaptação evolutiva. Assim, a microbiologia nos ensina a solene lição segundo a qual tecnologias tais como a engenharia genética e a rede global de comunicações, que nós consideramos como avançadas realizações de nossa civilização moderna, têm sido utilizadas pela teia planetária das bactérias durante bilhões de anos para regular a vida sobre a Terra.

 

O constante intercâmbio de genes entre as bactérias resulta numa espantosa variedade de estruturas genéticas além do seu cordão principal de ADN. Essas incluem a formação de vírus, que não são sistemas autopoiéticos completos, mas consistem apenas num pedaço de ADN ou de ARN sob um revestimento de proteína. Na verdade, a bacteriologista canadense Sorin Sonea afirmou que as bactérias, estritamente falando, não deveriam ser classificadas em espécies, uma vez que todas as suas linhagens podem, potencialmente, compartilhar traços hereditários e, tipicamente, mudar até 15 por cento de seu material genético numa base diária. "Uma bactéria não é um organismo unicelular", escreve Sonea; "é uma célula incompleta pertencente a diferentes quimeras de acordo com as circunstâncias." Em outras palavras, todas as bactérias são parte de uma única teia  microcósmica de vida.

(...)

 

Por volta do final do primeiro bilhão de anos depois da emergência da vida, a terra estava fervilhando de bactérias. Foram inventadas milhares de biotecnologias - na verdade, a maior parte daquelas conhecidas atualmente -, e ao cooperar e, continuar a trocar informações genéticas, os microorganismos começaram a regular as condições da vida em todo o planeta, como ainda o fazem hoje. De fato, muitas das bactérias que viviam nas primeiras idades do microcosmo sobreviveram essencialmente imutáveis nos dias de hoje.

 

(190) Nos estágios subseqüentes da evolução, os microorganismos formavam a co-evoluíam com plantas e com animais, e hoje nosso meio ambiente está tão entrelaçado com as bactérias que é quase impossível dizer onde acaba o mundo inanimado e onde começa a vida. Tendemos a associar bactérias com doenças, mas elas também são vitais para a nossa sobrevivência, como também o são para a sobrevivência de todos os animais e plantas. "Sob nossas diferenças superficiais, somos todos comunidades ambulantes de bactérias", escrevem Margulis e Sagan. "O mundo brilha com uma luz trêmula, uma paisagem pontilhada feita de minúsculos seres vivos."

(...)

 

Por volta de dois bilhões de anos atrás, a poluição por oxigênio[!!!] resultou numa catástrofe de proporções globais sem precedentes. Numerosas espécies foram varridas completamente da face da Terra, e toda a teia bacteriana teve de se reorganizar fundamentalmente para sobreviver. Muitos dispositivos protetores e estratégias adaptativas se desenvolveram, e finalmente a crise do oxigênio levou a uma das maiores e mais bem-sucedidas inovações de toda a história da vida:

 

Em um dos maiores estratagemas de todos os tempos, as bactérias [azuis-verdes] inventaram um sistema metabólico que exigia a própria substância que tinha sido um veneno mortal. ... A respiração de oxigênio é uma maneira engenhosamente eficiente de canalisar e de explorar a reatividade do oxigênio. É essencialmente a combustão controlada que quebra as moléculas orgânicas e produz dióxido de carbono, água e, na barganha, uma grande quantidade de energia. ... O microcosmo fez mais do que se adaptar: ele desenvolveu um dínamo que utiliza o oxigênio e que mudou para sempre a vida e a morada terrestre da vida.

 

Com essa invenção espetacular, as bactérias azuis-verdes tiveram dois mecanismos complementares à sua disposição - a geração de oxigênio livre por meio da fotossíntese e sua absorção por meio da respiração - e, desse modo, podiam começar a estabelecer os laços de realimentação que, doravante, passariam a regular o conteúdo de oxigênio da atmosfera, mantendo-o no delicado equilíbrio que permitiu a evolução de novas formas de vida que respiravam oxigênio.

 

A proporção de oxigênio livre na atmosfera acabou se estabilizando em 21 por cento, valor determinado pela sua faixa de inflamabilidade. Se ela caísse abaixo de 15 por cento, nada entraria em combustão. Os organismos não poderiam respirar e se asfixiariam. Por outro lado, se a taxa de oxigênio no ar subisse acima de 25 por cento, tudo entraria em combustão. A queima ocorreria espontaneamente e fogueiras assolariam todo o planeta. Conseqüentemente, Gaia manteve o oxigênio atmosférico no nível mais confortável para todas as plantas e animais durante milhões de anos. Além disso, uma camada de ozônio (moléculas com três átomos de oxigênio) se formou gradualmente no topo da atmosfera e, a partir daí, protegeu a vida na Terra dos perigosos raios ultravioleta. Agora, o palco estava montado para a evolução das formas de vida maiores - fungos, plantas e animais -, o que ocorreu em períodos de tempo relativamente curtos.

(...)

 

Os ancestrais das mitocôndrias e de outras organelas podem ter sido bactérias viciosas que invadiram células maiores e se reproduziram dentro delas. Muitas das células invadidas teriam morrido, levando os invasores consigo. No entanto, alguns dos predadores não matavam totalmente seus hospedeiros, mas começaram a cooperar com eles, e, finalmente, a seleção natural permitiu que apenas os cooperadores sobrevivessem e continuassem evoluindo. As membranas nucleares podem ter evoluído para proteger o material genético do hospedeiro da célula contra ataques de invasores.

 

Ao longo de milhões de anos, as relações cooperativas se tornaram cada vez mais coordenadas e entrelaçadas, as organelas gerando proles bem-adaptadas para viver dentro de células maiores, e células maiores se tornando cada vez mais dependentes de seus inquilinos. Com o tempo, essas comunidades bacterianas tornaram-se tão completamente interdependentes que funcionavam como organismos integrados isolados: A vida deu outro passo para além da rede de livre transferência genética em direção à sinergia da simbiose. Organismos separados misturavam-se, criando novas totalidades que eram maiores do que a soma das suas partes.

 

O reconhecimento da simbiose como uma força evolutiva importante tem profundas implicações filosóficas. Todos os organismos maiores, inclusive nós mesmos, são testemunhas vivas do fato de que práticas destrutivas não funcionam a longo prazo. No fim, os agressores sempre destroem a si mesmos, abrindo caminho para outros que sabem como cooperar e como progredir. A vida é muito menos uma luta competitiva pela sobrevivência do que um triunfo da cooperação e da criatividade. Na verdade, desde a criação das primeiras células nucleadas, a evolução procedeu por meio de arranjos de cooperação e de co-evolução cada vez mais intrincados.

(...)

 

As vantagens combinadas dos três tipos de simbioses descritos nos parágrafos precedentes criaram uma explosão de atividade evolutiva que gerou a tremenda diversidade de células eucarióticas. Com seus dois meios efetivos de produção de energia e sua mobilidade dramaticamente aumentada, as novas formas de vida simbióticas migraram para muitos ambientes novos, evoluindo nas plantas e nos animais primitivos, que finalmente abandonariam a água e conquistariam a terra.

 

Como hipótese científica, a concepção de simbiogênese - a criação de novas formas de vida por meio da fusão de diferentes espécies - tem apenas trinta anos de idade. Mas, enquanto mito cultural, a idéia parece tão antiga quanto a própria humanidade. Épicos religiosos, lendas, contos de fadas e outras histórias míticas em todo o mundo estão cheias de criaturas fantásticas - esfinges, sereias, grifos, centauros e assim por diante – nascidas da mistura de duas ou mais espécies. Como as novas células eucarióticas, essas criaturas são feitas de componentes inteiramente familiares, mas suas combinações são novas e surpreendentes.

 

As descrições desses seres híbridos são, com freqüência, assustadoras, mas muitos deles, curiosamente, são vistos como portadores de boa sorte. Por exemplo, o deus Ganesha, que tem corpo humano e cabeça de elefante, é uma das entidades mais reverenciadas na Índia, adorado como um símbolo de boa sorte e que ajuda a superar obstáculos. De alguma maneira, o inconsciente coletivo humano parece ter sabido desde os antigos tempos que simbioses de longo prazo são profundamente benéficas para toda a vida.



O Sistema de Gaia

 

(172) O debate sobre a autopoiese em sistemas sociais tem sido bastante vivo nos últimos anos. É surpreendente, porém, que tenha havido um silêncio quase total a respeito da questão da autopoiese nos ecossistemas. Seria preciso concordar com Maturana e Varela a respeito do fato de que os muitos caminhos e processos num ecossistema ainda não são conhecidos em detalhes suficientes para se decidir se essa rede ecológica pode ser descrita como autopoiética. No entanto, seria certamente tão interessante começar discussões sobre a autopoiese com ecologistas quanto tem sido com cientistas sociais.

 

Para começar, podemos dizer que uma função de todos os componentes numa teia alimentar é a de transformar outros componentes dentro da mesma teia. Assim como as plantas extraem matéria inorgânica de seu meio ambiente para produzir compostos orgânicos, e assim como esses compostos passam pelo ecossistema para servir de alimento para a produção de estruturas mais complexas, toda a rede regula a si mesma por meio de múltiplos laços de realimentação. Os componentes individuais da teia alimentar morrem continuamente para serem decompostos e repostos pelos próprios processos de transformação da rede. Ainda resta ver se isso é suficiente para se definir um ecossistema como autopoiético, o que dependerá, entre outras coisas, de um claro entendimento da fronteira do sistema.

 

Quando desviamos nossa percepção dos ecossistemas para o planeta como um todo, encontramos uma rede global de processos de produção e de transformação, que foram descritos, com alguns detalhes, na teoria de Gaia, de James Lovelock e Lynn Margulis. De fato, pode haver atualmente mais evidências para a natureza autopoiética do sistema de Gaia do que para a dos ecossistemas.

 

O sistema planetário opera numa escala muito grande no espaço e também envolve longas escalas de tempo. Desse modo, não é tão fácil pensar em Gaia como sendo viva de uma maneira concreta. O planeta todo é vivo ou apenas certas partes dele são vivas? E, nesse último caso, que partes? Para nos ajudar a conceber Gaia como um sistema vivo, Lovelock sugeriu a analogia com uma árvore. Numa árvore crescida, há somente uma fina camada de células vivas ao redor do seu perímetro, logo abaixo da casca. Toda a madeira interna, mais de 97 por cento da árvore, está morta. De maneira semelhante, a Terra está coberta por uma fina camada de organismos vivos - a biosfera - que se aprofunda no oceano por cerca de 8 quilômetros até pouco mais de 9,5 quilômetros, e se ergue na atmosfera numa distância equivalente. Portanto, a parte viva de Gaia é apenas uma delgada película ao redor do globo. Se o planeta for representado por uma esfera do tamanho de uma bola de basquete, com os oceanos e os países pintados em sua superfície, a espessura da biosfera terá justamente a espessura aproximada dessa camada de tinta! Assim como a casca de uma árvore protege contra danos a fina camada de tecido vivo da árvore, a vida na Terra é circundada pela camada protetora da atmosfera, que forma uma blindagem contra a luz ultravioleta e outras influências nocivas e mantém a temperatura do planeta no nível correto para a vida florescer. Nem a atmosfera acima de nós nem as rochas abaixo de nós são vivas, mas têm sido – ambas - modeladas e transformadas consideravelmente pelos organismos vivos, assim como a casca e a madeira da árvore. Tanto o espaço exterior como o interior da Terra fazem parte do meio ambiente da Terra.

 

(173) Para ver se o sistema de Gaia pode realmente ser descrito como uma rede autopoiética, vamos aplicar os três critérios propostos por Gail Fleischaker. Gaia é, em definitivo, autolimitada, pelo menos até onde sua fronteira externa, a atmosfera, estiver presente. De acordo com a teoria de Gaia, a atmosfera da Terra é criada, transformada e mantida pelos processos metabólicos da biosfera. Esses processos, influindo na velocidade das reações químicas e, desse modo, atuando como o equivalente biológico das enzimas numa célula. A atmosfera é semipermeável, como uma membrana celular, e constitui parte integral da rede planetária. Por exemplo, ela criou a estufa protetora na qual a vida em seus primórdios foi capaz de se desdobrar há três bilhões de anos, mesmo que o Sol fosse então 25 por cento menos luminoso do que o é nos dias de hoje.

 

O sistema de Gaia é também claramente autogerador. O metabolismo planetário converte substâncias inorgânicas em matéria orgânica viva, e novamente em solos, oceanos e ar. Todos os componentes da rede de Gaia, incluindo aqueles de sua fronteira atmosférica, são produzidos por processos internos à rede.

 

Uma característica fundamental de Gaia é o complexo entrelaçamento de sistemas vivos e não-vivos dentro de uma única teia. Isso resulta em laços de realimentação que operam ao longo de escalas imensamente diferentes. Os ciclos das rochas, por exemplo, estendem-se por centenas de milhões de anos, ao passo que os organismos a elas associados têm durações de vida muito curtas. Na metáfora de Stephan Harding, ecologista e colaborador de James Lovelock: "Os seres vivos saem das rochas e retornam às rochas."

 

Finalmente, o sistema de Gaia é, evidentemente, autoperpetuante. Os componentes dos oceanos, do solo e do ar, bem como todos os organismos da biosfera, são continuamente repostos pelos processos planetários de produção e de transformação. Então, parece que a probabilidade de Gaia ser uma rede autopoiética é muito grande. De fato, Lynn Margulis, co-autora da teoria de Gaia, afirma confidencialmente: "Há poucas dúvidas de que o planeta - inclusive nós mesmos - seja autopoiético."

 

A confiança de Lynn Margulis na idéia de uma teia autopoiética planetária resulta de três décadas de um trabalho pioneiro em microbiologia. Para entender a complexidade, a diversidade e as capacidades auto-organizadoras da rede de Gaia, uma compreensão do microcosmo - a natureza, a extensão, o metabolismo e a evolução dos microorganismos - é absolutamente essencial. Margulis não apenas contribuiu muito para essa compreensão dentro da comunidade científica, mas também foi capaz, em colaboração com Dorion Sagan, de explicar suas descobertas radicais numa linguagem clara e empolgante para o leigo.

 

A vida na Terra começou por volta de 3,5 bilhões de anos atrás, e durante os primeiros dois bilhões de anos o mundo vivo consistia inteiramente de microorganismos. Durante o primeiro bilhão de anos de evolução, as bactérias - as formas mais básicas de vida - cobriam o planeta com uma intricada teia de processos metabólicos, e começaram a regular a temperatura e a composição química da atmosfera, de maneira que ela preparasse o terreno para a evolução de formas superiores de vida.

 

Plantas, animais e seres humanos chegaram tarde à Terra, emergindo do microcosmo há menos de um bilhão de anos. Até mesmo hoje os organismos vivos visíveis funcionam somente devido às suas conexões bem-desenvolvidas com a teia bacteriana da vida. "Longe de deixar os microorganismos para trás numa ‘escada' evolutiva", escreve Margulis, "somos tanto rodeados como compostos por eles.... [Temos de] pensar a respeito de nós mesmos e do nosso meio ambiente como um mosaico evolutivo de vida microcósmica."

 

(174) Durante a longa história evolutiva da vida, mais de 99 por cento de todas as espécies que já existiram foram extintas, mas a teia planetária de bactérias sobreviveu, continuando a regular as condições para a vida na Terra, como tem ocorrido nos últimos três bilhões de anos. De acordo com Margulis, a concepção de uma rede autopoiética planetária é justificada porque toda a vida está embutida numa teia auto-organizadora de bactérias, envolvendo elaboradas redes de sistemas sensoriais e de controle que estamos apenas começando a reconhecer. Miríades de bactérias, vivendo no solo, nas rochas e nos oceanos, bem como no interior de todas as plantas, animais e seres humanos, regulam continuamente a vida na Terra: "É o crescimento, o metabolismo e as propriedades de intercâmbio dos gases dos micróbios que formam os complexos sistemas de realimentação físicos e químicos que modulam a biosfera em que vivemos."

 

Universo Como um Todo

Refletindo a respeito do planeta como um ser vivo, somos naturalmente levados a fazer perguntas sobre sistemas de escalas ainda maiores. Seria o Sistema Solar uma rede autopoiética? E a galáxia? E quanto ao universo como um todo? O universo seria vivo? Com relação ao Sistema Solar, podemos dizer com alguma confiança que ele não parece um sistema vivo. Na verdade, foi a notável diferença entre a Terra e todos os outros planetas do Sistema Solar que levou Lovelock a formular a hipótese de Gaia. Até onde isso diz respeito à nossa galáxia, a Via-Láctea, não estamos perto, de maneira alguma, de ter os dados necessários para levar em consideração a pergunta: "Ela é viva?", e quando mudamos nossa perspectiva para o universo como um todo, também atingimos o limite da conceitualização.

 

Para muitas pessoas, inclusive para mim mesmo, é filosófica e espiritualmente mais satisfatório supor que o cosmos como um todo é vivo, em vez de pensar que a vida na Terra existe dentro de um universo sem vida. No entanto, dentro do arcabouço da ciência, não podemos - ou, pelo menos, ainda não podemos - fazer tais afirmações. Se aplicarmos nossos critérios científicos para a vida ao universo inteiro, encontramos sérias dificuldades conceituais.

 

Sistemas vivos são definidos como sendo abertos a um constante fluxo de energia e de matéria. Mas como podemos pensar no universo, que por definição inclui tudo, como um sistema aberto? A questão não parece fazer mais sentido do que indagar sobre o que aconteceu antes do Big Bang. Nas palavras do famoso astrônomo Sir Bernard Lovell: Aí atingimos a grande barreira do pensamento. ... Sinto como se de repente me dirigisse até uma grande barreira de neblina onde o mundo conhecido desapareceu.

 

Uma coisa que podemos dizer a respeito do universo é que o potencial para a vida existe em abundância por todo o cosmos. Pesquisas realizadas ao longo das últimas poucas décadas têm fornecido uma imagem razoavelmente clara das características geológicas e químicas presentes na Terra primitiva que tornaram a vida possível. Começamos a entender como se desenvolveram sistemas químicos cada vez mais complexos, e como formaram ciclos catalíticos que, finalmente, evoluíram em sistemas autopoiéticos.

 

(175) Observando o universo no seu todo, e a nossa galáxia em particular, os astrônomos descobriram que os componentes químicos característicos encontrados em toda a vida estão presentes em abundância. Para que a vida surja desses compostos, é necessário um delicado equilíbrio de temperaturas, de pressões atmosféricas, de conteúdo em água, e assim por diante. Durante a longa evolução da galáxia, é provável que esse equilíbrio fosse obtido em muitos planetas nos bilhões de sistemas planetários que a galáxia abriga. Mesmo no nosso Sistema Solar, tanto Vênus como Marte provavelmente apresentaram oceanos no início de suas histórias, oceanos nos quais a vida poderia ter emergido. Vênus, porém, estava muito perto do Sol para que nele se processasse uma lenta marcha evolutiva. Seus oceanos evaporaram, e o hidrogênio acabou sendo separado das moléculas de água pela poderosa radiação ultravioleta, escapando para o espaço. Não sabemos como Marte perdeu sua água; sabemos apenas que isso aconteceu. Lovelock especula que talvez Marte tivesse vida em seus primeiros estágios, perdendo-a em algum evento catastrófico, ou que o seu hidrogênio escapou para o espaço mais depressa do que o fez na Terra primitiva, devido ao fato de a sua força de gravidade ser muito mais fraca que a de nosso planeta.

 

Seja como for, parece que a vida "quase" evoluiu em Marte, e que, com toda a probabilidade, também evoluiu e está florescendo em milhões de outros planetas por todo o universo. Desse modo, mesmo que a concepção de que o universo como um todo é um ser vivo seja problemática no âmbito do arcabouço da ciência atual, podemos dizer com confiança que a vida provavelmente está presente em grande abundância por todo o cosmos.

 

Acoplamento Estrutural

Onde quer que vejamos vida, de bactérias a ecossistemas de grande escala, observamos redes com componentes que interagem uns com os outros de maneira tal que toda a rede regula e organiza a si mesma. Uma vez que esses componentes, exceto aqueles das redes celulares, são, eles mesmos, sistemas vivos, uma imagem realista de redes autopoiéticas deve incluir uma descrição de como os sistemas vivos interagem uns com os outros e, mais geralmente, com seu meio ambiente. Na verdade, essa descrição é parte integral da teoria da autopoiese desenvolvida por Maturana e Varela.

 

A característica central de um sistema autopoiético está no fato de que ele passa por contínuas mudanças estruturais enquanto preserva seu padrão de organização semelhante a uma teia. Os componentes da rede produzem e transformam continuamente uns aos outros, e o fazem de duas maneiras distintas. Um tipo de mudanças estruturais são mudanças de auto-renovação. Todo organismo vivo renova continuamente a si mesmo, com células parando de funcionar ou, gradualmente e por etapas, construindo estruturas, e tecidos e órgãos repondo suas células em ciclos contínuos. Não obstante essas mudanças em andamento, o organismo mantém sua identidade, ou padrão de organização, global. Muitas dessas mudanças cíclicas ocorrem muito mais depressa do que se poderia imaginar. Por exemplo, nosso pâncreas repõe a maior parte de suas células a cada vinte e quatro horas, as células que revestem o nosso estômago são reproduzidas a cada três dias, os glóbulos brancos do nosso sangue são renovados em dez dias, e 98 por cento das proteínas de nosso cérebro dão uma rodada completa em menos de um mês. Ainda mais surpreendente é o fato de que nossa pele substitui suas células a uma taxa de cem mil células por minuto. De fato, a maior parte da poeira de nossas casas consiste em células mortas da nossa pele.

 

(176) O segundo tipo de mudanças estruturais num sistema vivo são mudanças nas quais novas estruturas são criadas - novas conexões na rede autopoiética. Essas mudanças do tipo - desenvolvimentista em vez de cíclicas - também ocorrem continuamente, seja como conseqüência de influências ambientais, seja como resultado da dinâmica interna do sistema. De acordo com a teoria da autopoiese, um sistema vivo interage com o meio ambiente por intermédio de "acoplamento estrutural", isto é, por meio de interações recorrentes, cada uma das quais desencadeia mudanças estruturais no sistema.

 

Por exemplo, uma membrana celular. incorpora continuamente substâncias extraídas do meio ambiente e introduzidas nos processos metabólicos da célula. O sistema nervoso um organismo muda sua conexidade com cada percepção dos sentidos. No entanto, es sistemas vivos são autônomos. O meio ambiente apenas desencadeia as mudanças estruturais; ele não as especifica nem as dirige.

 

O acoplamento estrutural, como é definido por Maturana e Varela, estabelece uma clara diferença entre as maneiras pelas quais sistemas vivos e não-vivos interagem com seus meios ambientes. Chutar uma pedra e chutar um cão são duas histórias muito diferentes, como Gregory Bateson gostava de enfatizar. A pedra reagirá ao chute de acordo com uma cadeia linear de causa e efeito. Seu comportamento pode ser calculado aplicando-se a ele as leis básicas da mecânica newtoniana. O cão responderá com mudanças estruturais de acordo com sua própria natureza e com seu próprio padrão (não-linear) de organização. O comportamento resultante é, em geral, imprevisível.

 

Assim como um organismo vivo responde a influências ambientais com mudanças estruturais, essas mudanças, por sua vez, alterarão seu comportamento futuro. Em outras palavras, um sistema estruturalmente acoplado é um sistema de aprendizagem. Enquanto permanecer vivo, um organismo se acoplará estruturalmente com seu meio ambiente. Suas mudanças estruturais contínuas em resposta ao meio ambiente - e, em conseqüência, sua adaptação, sua aprendizagem e desenvolvimento contínuos - são características de importância-chave do comportamento dos seres vivos. Devido ao seu acoplamento estrutural, chamamos de inteligente o comportamento de um animal, mas não aplicaríamos o termo ao comportamento de uma rocha.

 

Desenvolvimento e Evolução

À medida que se mantém interagindo com seu meio ambiente, um organismo vivo sofrerá uma seqüência de mudanças estruturais, e, ao longo do tempo, formará seu próprio caminho individual de acoplamento estrutural. Em qualquer ponto desse caminho, a estrutura do organismo é um registro de mudanças estruturais anteriores e, portanto, de interações anteriores. A estrutura viva é sempre um registro de desenvolvimento anterior, e a ontogenia - o curso de desenvolvimento de um organismo individual - é a história das mudanças estruturais do organismo.

 

Agora, uma vez que a estrutura de um organismo - em qualquer ponto de seu desenvolvimento - é um registro de suas mudanças estruturais anteriores, e uma vez que cada mudança estrutural influencia o comportamento futuro do organismo, isso implica que o comportamento do organismo vivo é determinado pela sua estrutura. Desse modo, um sistema vivo é determinado de diferentes maneiras pelo seu padrão de organização e pela sua estrutura. O padrão de organização determina a identidade do sistema (suas características essenciais); a estrutura, formada por uma seqüência de mudanças estruturais, determina o comportamento do sistema. Na terminologia de Maturana, o comportamento dos sistemas vivos é "determinado pela estrutura" (structure-determined).

 

Essa concepção de determinismo estrutural lança nova luz sobre o velho debate filosófico a respeito de liberdade e determinismo. De acordo com Maturana, o comportamento de um organismo vivo é determinado. No entanto, em vez de ser determinado por forças externas, é determinado pela própria estrutura do organismo - uma estrutura formada por uma sucessão de mudanças estruturais autônomas. Desse modo, o comportamento do organismo vivo é, ao mesmo tempo, determinado e livre.

 

Além disso, o fato de o comportamento ser determinado pela estrutura não significa que ele é previsível. A estrutura do organismo apenas "condiciona o curso de suas interações e restringe as mudanças estruturais que as interações podem desencadear nele". Por exemplo, quando um sistema vivo atinge um ponto de bifurcação, como é descrito por Prigogine, sua história de acoplamento estrutural determinará os novos caminhos que se tornarão disponíveis, mas que caminho o sistema tomará é algo que permanece imprevisível.

 

Assim como a teoria das estruturas dissipativas de Prigogine, a teoria da autopoiese mostra que a criatividade - a geração de configurações que são constantemente novas - é uma propriedade-chave de todos os sistemas vivos. Uma forma especial dessa criatividade é a geração de diversidade por meio da reprodução, da simples divisão celular até a dança altamente complexa da reprodução sexual. Para a maioria dos organismos vivos, a ontogenia não é um caminho linear de desenvolvimento, mas sim um ciclo, e a reprodução é um passo vital nesse ciclo.

 

Bilhões de anos atrás, as capacidades combinadas dos sistemas vivos para se reproduzir e para criar novidade levaram naturalmente à evolução biológica - um desdobramento criativo da vida que tem continuado, desde essa época, num processo ininterrupto. Desde as formas de vida mais arcaicas e mais simples até as formas contemporâneas, mais intrincadas e mais complexas, a vida tem se desdobrado numa dança contínua sem jamais quebrar o padrão básico de suas redes autopoiéticas.

 

O Desdobramento da Vida

Uma das características mais recompensadoras da emergente teoria dos sistemas vivos é a nova compreensão da evolução que ela implica. Em vez de ver a evolução como resultado de mutações aleatórias e de seleção natural, estamos começando a reconhecer o desdobramento criativo da vida em formas de diversidade e de complexidade sempre crescentes como uma característica inerente de todos os sistemas vivos. Embora a mutação e a seleção natural ainda sejam reconhecidas como aspectos importantes da evolução biológica, o foco central é na criatividade, no constante avanço da vida em direção à novidade.

 

Para compreender a diferença fundamental entre a velha e a nova visão da evolução, será útil rever, resumidamente, a história do pensamento evolutivo.

 

Darwinismo e Neodarwinismo

A primeira teoria da evolução foi formulada no princípio do século XIX por Jean Baptiste Lamarck, um naturalista autodidata que introduziu o termo "biologia" e fez extensos estudos de botânica e de zoologia. Lamarck observou que animais mudavam sob pressão ambiental, e acreditava que eles podiam transferir essas mudanças para a sua prole. Essa transferência das características adquiridas era para ele o principal mecanismo da evolução. Embora se comprovasse que Lamarck estava errado a esse respeito, seu reconhecimento do fenômeno da evolução - a emergência de novas estruturas biológicas na história das espécies - foi uma idéia revolucionária que afetou de maneira profunda todo o pensamento científico subseqüente. Em particular, Lamarck exerceu forte influência sobre Charles Darwin, que começou sua carreira científica como geólogo, mas se interessou por biologia durante sua famosa expedição às Ilhas Galápagos. Suas cuidadosas observações a respeito da fauna da ilha estimularam Darwin a especular sobre o efeito do isolamento geográfico na formação das espécies, e o levaram, finalmente, a formular sua teoria da evolução.

 

(179) Darwin publicou sua teoria em 1859, em sua obra monumental On the Origin of Species; e a completou doze anos mais tarde com The Descent of Man, na qual a concepção de transformação evolutiva de uma espécie em outra foi estendida de maneira a incluir seres humanos. Darwin baseou sua teoria em duas idéias fundamentais - variação casual, que seria posteriormente denominada mutação aleatória, e seleção natural. No centro do pensamento darwinista está a introvisão segundo a qual todos os organismos vivos são apresentados com ancestrais comuns. Todas as formas de vida emergiram desses ancestrais por meio de um processo contínuo de variações ao longo de todos os bilhões de anos de história geológica. Nesse processo evolutivo, são produzidas muito mais variações do que as que podem sobreviver, e, dessa maneira, muitos indivíduos são eliminados por seleção natural, conforme algumas variantes apresentam crescimento excessivo e sufocam a produção de outras.

 

Essas idéias básicas atualmente estão bem-documentadas, apoiadas por uma grande quantidade de evidências vindas da biologia, da bioquímica e dos registros fósseis, e todos os cientistas sérios estão em perfeito acordo com elas. As diferenças entre a teoria da evolução clássica e a nova teoria emergente centralizam-se em torno da questão da dinâmica da evolução - os mecanismos por cujo intermédio ocorrem as mudanças evolutivas. A própria concepção de Darwin de variações casuais baseava-se numa suposição que era comum às visões que se tinha no século XIX sobre hereditariedade. Supunha-se que as características biológicas de um indivíduo representassem uma "mistura" das de seus pais, com ambos os pais contribuindo em partes mais ou menos iguais para a mistura. Isto significava que a prole de um pai com uma variação casual útil herdaria apenas 50 por cento da nova característica, e seria capaz de transferir somente 25 por cento dela para a geração seguinte. Desse modo, a nova característica se diluiria rapidamente, com muito pouca chance de se estabelecer por meio da seleção natural. O próprio Darwin reconheceu que essa era uma falha séria na sua teoria, que não encontrara maneira de remediar.

 

É irônico que a solução para o problema de Darwin fosse descoberta por Greg Mendel, um monge e botânico amador, austríaco, somente alguns anos depois da publicação da teoria darwinista, mas permanecesse ignorada durante toda a vida de Mendel e fosse trazida novamente à luz apenas na virada do século, muitos anos depois da morte de Mendel. Com base em seus cuidadosos experimentos com ervilhas, Mendel deduziu que havia "unidades de hereditariedade" - que mais tarde seriam chamadas de Genoma - as quais não se misturavam no processo da reprodução, mas eram transmitidas de geração em geração sem mudar de identidade. Com essa descoberta, poder-se-ia saber que mutações aleatórias de genes não desapareceriam no âmbito de algumas gerações, mas seriam preservadas, para serem reforçadas ou eliminadas por seleção natural. A descoberta de Mendel não apenas desempenhou um papel decisivo no estabelecimento da teoria darwinista da evolução como também abriu todo um novo campo de pesquisas - o estudo da hereditariedade por meio da investigação da natureza físico-química dos genes. No princípio do século, um biólogo inglês, William Bateson, vigoroso defensor e divulgador da obra de Mendel, deu a esse novo campo o nome de genética. Também batizou seu filho mais novo com o nome de Gregory, em homenagem a Mendel.

 

A combinação da idéia de Darwin de mudanças evolutivas graduais com a descoberta de Mendel da estabilidade genética resultou na síntese conhecida como neodarwinista, que é hoje ensinada, como a teoria da evolução estabelecida, nos departamentos de biologia em todo o mundo. De acordo com a teoria neodarwinista, toda variação resulta de mutação aleatória - isto é, de mudanças genéticas aleatórias – e seleção natural. Por exemplo, se uma espécie animal precisa de uma pele espessa para sobreviver num clima frio, ela não responderá a essa necessidade fazendo com o crescimento do pêlo, mas, em vez disso, desenvolverá todo o tipo de mudanças aleatórias, e os animais cujas mudanças resultem em pele espessa sobreviverão para produzir mais prole.

 

Desse modo, nas palavras do geneticista Jacques Monod: "Apenas o acaso está na fonte de toda inovação, de toda criação na biosfera." Na visão de Lynn Margulis, o neodarwinismo é fundamentalmente falho, não somente pelo fato de se basear em conceitos reducionistas, que hoje estão obsoletos, mas também porque foi formulado numa linguagem matemática inapropriada. "A linguagem da vida não é a aritmética e a álgebra comuns", afirma Margulis, "a linguagem da vida é a química. Os neodarwinistas práticos carecem de conhecimentos relevantes a respeito, por exemplo, de microbiologia, de biologia celular, de bioquímica e de ecologia microbiana."

 

Uma razão pela qual os principais evolucionistas de hoje carecem da linguagem apropriada para descrever a mudança da evolução, de acordo com Margulis, está no fato de que, em sua maioria, eles provêm da tradição zoológica e, desse modo, estão acostumados a lidar apenas com uma parte pequena, e relativamente recente, da história da evolução. Pesquisas atuais em microbiologia indicam vigorosamente que os principais caminhos para a criatividade da evolução foram desenvolvidos muito tempo antes que os animais entrassem em cena.

 

O problema conceitual de importância central do neodarwinismo é, pelo que parece, sua concepção reducionista do genoma, a coleção dos genes de um organismo. As grandes realizações da biologia molecular, com freqüência descritas como "a quebra do código genético", resultaram na tendência para representar o genoma como um arranjo linear de genes independentes, cada um deles correspondendo a uma característica biológica.

 

No entanto, pesquisas têm mostrado que um único gene pode afetar um amplo espectro de características, e que, inversamente, muitos genes separados combinam-se com freqüência para produzir uma única característica. Portanto, é muito misterioso o processo pelo qual estruturas complexas, como um olho ou uma flor, poderiam ter evoluído por meio de mutações sucessivas de genes individuais. Evidentemente, o estudo das atividades coordenadoras e integradoras de todo o genoma é de importância suprema, mas esta tem sido seriamente dificultada pela perspectiva mecanicista da biologia convencional. Apenas muito recentemente os biólogos começaram a entender o genoma de um organismo como uma rede intensamente entrelaçada e a estudar suas atividades a partir de uma perspectiva sistêmica.

 

A Visão Sistêmica da Evolução

Uma notável manifestação da totalidade genética é o fato, hoje bem-documentado, de que a evolução não procede por meio de mudanças graduais contínuas ocorrendo ao longo do tempo, causadas por longas  seqüência de mutações sucessivas. O registro fóssil mostra claramente que, ao longo de toda a história da evolução, tem havido extensos períodos de estabilidade, ou "estase", sem nenhuma variação genética, pontuados por súbitas e dramáticas transições. Períodos estáveis de centenas de milhares de anos é a norma. De fato, a aventura evolutiva humana começou com um milhão de anos de estabilidade da primeira espécie hominídea, o Australopithecus afarensis. Essa nova figura, conhecida como "equilíbrios pontuados", indica que as súbitas transições foram causadas por mecanismos muito diferentes das mutações aleatórias da teoria neodarwinista.

 

(181) Um aspecto importante da teoria clássica da evolução é a idéia de que, no decurso da mudança evolutiva e sob a pressão da seleção natural, os organismos, gradualmente, se adaptam ao seu meio ambiente até atingir um ajuste que seja bom o bastante para a sobrevivência e a reprodução. Na nova visão sistêmica, ao contrário, a mudança evolutiva é vista como o resultado da tendência inerente da vida para criar novidade, a qual pode ou não ser acompanhada de adaptação às condições ambientais em mudança. Conseqüentemente, os biólogos sistêmicos começaram a descrever o genoma como uma rede auto-organizadora capaz de produzir espontaneamente novas formas de ordem. "Devemos repensar a biologia evolutiva", escreve Stuart Kauffman. "Grande parte da ordem que vemos nos organismos pode ser o resultado direto não da seleção natural, mas da ordem natural sobre a qual a seleção foi privilegiada para atuar. ... A evolução não é um mero remendo. ... É ordem emergente honrada e afiada pela seleção."

 

Uma nova teoria abrangente da evolução, baseada nessas recentes idéias, ainda não foi formulada. Mas os modelos e as teorias de sistemas auto-organizadores, discutidos nos capítulos precedentes deste livro, fornecem os elementos para a formulação dessa teoria.8 A teoria de Prigogine das estruturas dissipativas mostra como sistemas bioquímicos complexos, operando afastados do equilíbrio, geram laços catalíticos que levam a instabilidades e podem produzir novas estruturas de ordem superior. Manfred Eigen sugeriu que ciclos catalíticos semelhantes podem ter se formado antes da emergência da vida na Terra, iniciando assim uma fase pré-biológica de evolução. Stuart Kauffman utilizou redes binárias como modelos matemáticos das redes genéticas de organismos vivos, e foi capaz de deduzir, com base nesses modelos, várias características conhecidas de diferenciação e de evolução celular. Humberto Maturana e Francisco Varela descreveram o processo da evolução em termos de sua teoria da autopoiese, vendo a história da evolução de uma espécie como a história do seu acoplamento estrutural. E James Lovelock e Lynn Margulis, em sua teoria de Gaia, exploraram as dimensões planetárias do desdobramento da vida.

 

A teoria de Gaia, assim como o trabalho anterior de Lynn Margulis em microbiologia, expuseram o erro da estreita concepção darwiniana de adaptação. Ao longo de todo o mundo vivo, a evolução não pode ser limitada à adaptação de organismos ao seu meio ambiente, pois o próprio meio ambiente é modelado por uma rede de sistemas vivos capazes de adaptação e de criatividade. Portanto, o que se adapta ao quê? Cada qual se adapta aos outros - eles co-evoluem. Nas palavras de James Lovelock:

 

A evolução dos organismos vivos está tão estreitamente acoplada com a evolução do seu meio ambiente que, juntas, elas constituem um único processo evolutivo. Desse modo, nosso foco está se deslocando da evolução para a co-evolução – uma dança em andamento que procede por intermédio de uma sutil interação entre competição e cooperação, entre criação e mútua adaptação.

 

Caminhos de Criatividade

Portanto, a força motriz da evolução, de acordo com a nova teoria emergente, deve ser encontrada não em eventos casuais de mutações aleatórias, mas sim, na tendência inerente da vida para criar novidade, na emergência espontânea de complexidade e de ordens crescentes. Uma vez que essa nova introvisão fundamental tenha sido entendida, pode mos então indagar: "Quais são os caminhos pelos quais se expressa a criatividade da evolução?"

 

A resposta a essa pergunta provém não apenas da biologia molecular, mas também isso é ainda mais importante - da microbiologia, do estudo da teia planetária das grades de microorganismos que constituíram as únicas formas de vida durante os primeiros dois bilhões de anos de evolução. Durante esses dois bilhões de anos, as bactérias transformaram continuamente a superfície da Terra e a sua atmosfera. E, ao fazê-lo, inventaram todas as biotecnologias essenciais da vida, inclusive a fermentação, a fotossíntese a fixação do nitrogênio, a respiração e os dispositivos motores para movimento Nas três últimas décadas, extensas pesquisas em microbiologia têm revelado três dos principais caminhos de evolução. O primeiro, porém menos importante, é a mutação história dos genes, a peça central da teoria neodarwinista. A mutação dos genes é causada por um erro casual na auto-replicação do ADN, quando as duas cadeias da dupla hélice do ADN se separam, e cada uma delas serve como um molde, ou gabarito, para a construção de uma nova cadeia complementar.

 

Estimou-se que esses erros casuais ocorrem a uma taxa de cerca de um para várias centenas de milhões de células em cada geração. Essa freqüência não parece suficiente para explicar a evolução da grande diversidade de formas de vida, dado o fato bem conhecido de que, em sua maior parte, as mutações são prejudiciais e só um número muito pequeno delas resulta em variações úteis.

 

No caso das bactérias, a situação é diferente, porque as bactérias se dividem muito rapidamente. Bactérias rápidas podem dividir-se a cada vinte minutos aproximadamente, de modo que, em princípio, vários bilhões de bactérias individuais podem ser gerados a partir de uma única célula em menos de um dia. Devido a essa enorme taxa de reprodução, uma única bactéria mutante bem-sucedida pode espalhar-se rapidamente pelo seu meio ambiente, e a mutação é de fato um importante caminho evolutivo para as bactérias. No entanto, as bactérias desenvolveram um segundo caminho de criatividade evolutiva que é muitíssimo mais eficaz do que a mutação aleatória. Elas transferem livremente características hereditárias de uma para outra, numa rede de intercâmbio global dotada de poder e de eficiência inacreditáveis. Eis como Lynn Margulis e Dorion Sagan descrevem esse fato:

 

Ao longo dos últimos cinqüenta anos, mais ou menos, os cientistas têm observado que [as bactérias], habitual e rapidamente, transferem diferentes pedacinhos de material genético a outros indivíduos. Cada bactéria, em qualquer dado tempo, dispõe para o seu uso de genes acessórios que a visitam vindos de linhagens às vezes muito diferentes, e que desempenham funções que o seu próprio ADN pode não abranger. Algumas dessas partículas genéticas recombinam-se com os genes nativos da célula; outras são passadas adiante. ... Como resultado dessa capacidade, todas as bactérias do mundo têm, essencialmente, acesso a um único pool de genes e, em conseqüência, aos mecanismos adaptativos de todo o reino das bactérias.

 

(183) Esse comércio global de genes, conhecido tecnicamente como recombinação de ADN, vem ocupar o seu posto como uma das descobertas mais espantosas da biologia moderna. “Se as propriedades genéticas do microcosmo fossem aplicadas a criaturas maiores, teríamos um mundo de ficção científica”, escrevem Margulis e Sagan, "no qual plantas poderiam compartilhar genes para a fotossíntese com cogumelos vizinhos, ou onde as pessoas poderiam exalar perfumes ou nas quais cresceriam protuberâncias de marfim por apanharem genes de uma rosa ou de uma morsa."

 

A velocidade com que a resistência às drogas se espalha entre as comunidades de bactérias é uma prova dramática de que a eficiência de sua rede de comunicações é imensamente superior à da adaptação por meio de mutações. As bactérias são capazes de se adaptar a mudanças ambientais em alguns anos, ao passo que organismos maiores precisariam de milhares de anos de adaptação evolutiva. Assim, a microbiologia nos ensina a solene lição segundo a qual tecnologias tais como a engenharia genética e a rede global de comunicações, que nós consideramos como avançadas realizações de nossa civilização moderna, têm sido utilizadas pela teia planetária das bactérias durante bilhões de anos para regular a vida sobre a Terra.

 

O constante intercâmbio de genes entre as bactérias resulta numa espantosa variedade de estruturas genéticas além do seu cordão principal de ADN. Essas incluem a formação de vírus, que não são sistemas autopoiéticos completos, mas consistem apenas num pedaço de ADN ou de ARN sob um revestimento de proteína. Na verdade, a bacteriologista canadense Sorin Sonea afirmou que as bactérias, estritamente falando, não deveriam ser classificadas em espécies, uma vez que todas as suas linhagens podem, potencialmente, compartilhar traços hereditários e, tipicamente, mudar até 15 por cento de seu material genético numa base diária. "Uma bactéria não é um organismo unicelular", escreve Sonea; "é uma célula incompleta pertencente a diferentes quimeras de acordo com as circunstâncias." Em outras palavras, todas as bactérias são parte de uma única teia  microcósmica de vida.

 

A Evolução por Meio da Simbiose

A mutação e a recombinação de ADN (o comércio de genes) são os dois principais caminhos para a evolução bacteriana. Mas, e quanto aos organismos multicelulares de todas as formas de vida maiores? Se as mutações aleatórias não constituem um mecanismo evolutivo eficaz para eles, e se não intercambiam genes como as bactérias, de que modo as formas superiores de vida evoluíram? Essa pergunta foi respondida por Lynn Margulis com a descoberta de um terceiro caminho, um caminho totalmente inesperado de evolução, que tem implicações profundas para todos os ramos da biologia.

 

Os microbiologistas têm sabido, desde há algum tempo, que a divisão mais fundamental entre todas as formas de vida não é aquela entre plantas e animais, como a maioria das pessoas presume, mas entre dois tipos de células - células com e sem um núcleo celular. As bactérias, as formas de vida mais simples, não têm núcleos celulares e são, por isso, chamadas de procariontes ("células não-nucleadas"), enquanto que todas as outras células têm núcleos e são denominadas eucariontes ("células nucleadas"). Todas as células dos organismos superiores são nucleadas, e os eucariontes também aparecem como microorganismos não-bacterianos de uma só célula.

 

Em seus estudos de genética, Margulis ficou intrigada com o fato de que nem todos os genes numa célula nucleada se encontram dentro do núcleo celular. Fomos todos ensinados que os genes se encontravam no núcleo e que o núcleo é o controle central da célula. No começo dos meus estudos de genética, tornei-me ciente de que existem outros sistemas genéticos, com diferentes padrões de herança. Desde o princípio, fiquei curiosa a respeito desses genes indisciplinados que não estavam nos núcleos.

 

À medida que estudava mais minuciosamente esse fenômeno, Margulis descobriu que quase todos os "genes indisciplinados" derivam de bactérias, e aos poucos veio a compreender que eles pertencem a diferentes organismos vivos, pequenas células vivas que residem dentro de grandes células vivas.

 

A simbiose, a tendência de diferentes organismos para viver em estreita associação uns com os outros, e, com freqüência, dentro uns dos outros (como as bactérias dos nossos intestinos), é um fenômeno difundido e bem conhecido. No entanto, Margulis deu um passo além e propôs a hipótese de que simbioses de longa duração, envolvendo bactérias e outros microorganismos que vivem dentro de células maiores, levaram, e continuam a levar, a novas formas de vida. Margulis publicou, pela primeira vez, sua hipótese revolucionária em meados da década de 60, e ao longo dos anos a desenvolveu numa teoria madura, hoje conhecida como "simbiogênese", que vê a criação de novas formas de vida por meio de arranjos simbióticos permanentes como o principal caminho de evolução para todos os organismos superiores.

 

A evidência mais notável para a evolução por meio de simbiose é apresentada pelas assim chamadas mitocôndrias, as "casas de força" dentro da maioria das células nucleadas. Essas partes vitais das células animais e vegetais, que realizam a respiração celular, contêm seus próprios materiais genéticos e se reproduzem de maneira independente e em tempos diferentes, com relação ao restante da célula. Margulis especula que as mitocôndrias foram, originalmente, bactérias que flutuavam livremente. E que - em antigos tempos - teriam invadido outros microorganismos e estabelecido residência permanente dentro deles. "Os organismos mesclados iriam se desenvolver em formas de vida mais complexas, que respiram oxigênio", explica Margulis. "Aqui, portanto, havia um mecanismo evolutivo mais inesperado do que a mutação: uma aliança simbiótica que se tornou permanente.

 

A teoria da simbiogênese implica uma mudança radical de percepção no pensamento evolutivo. Enquanto a teoria convencional concebe o desdobramento da vida como um processo no qual as espécies apenas divergem uma da outra, Lynn Margulis alega que a formação de novas entidades compostas por meio da simbiose de organismos antes independentes tem sido a mais poderosa e mais importante das forças da evolução.

 

Essa nova visão tem forçado biólogos a reconhecer a importância vital da cooperação no processo evolutivo. Os darwinistas sociais do século XIX viam somente competição na natureza - "a natureza, vermelha em dentes e em garras", como se expressou o poeta Tennyson -, mas agora estamos começando a reconhecer a cooperação contínua e a dependência mútua entre todas as formas de vida como aspectos centrais da evolução. Nas palavras de Margulis e de Sagan: "A vida não se apossa do globo pelo combate, mas sim, pela formação de redes."

 

O desdobramento evolutivo da vida ao longo de bilhôes de anos é uma história empolgante. Acionada pela criatividade inerente em todos os sistemas vivos, expressa ao longo de três caminhos distintos - mutações, intercâmbios de genes e simbioses – e aguçada pela seleção natural, a pátina viva do planeta expandiu-se e intensificou-se em formas de diversidade sempre crescente. A história é contada de uma bela maneira por Lynn Margulis e Dorion Sagan em seu livro Microcosmos, no qual as páginas seguintes, em grande medida, se baseiam.

 

(185) Não há evidência de nenhum plano, objetivo ou propósito no processo evolutivo global e, portanto, não há evidência de progresso; não obstante, há padrões de desenvolvimento reconhecíveis. Um destes, conhecido como convergência, é a tendência dos organismos para desenvolver formas semelhantes de enfrentar desafios semelhantes, a despeito de histórias ancestrais diferentes. Desse modo, os olhos evoluíram muitas vezes ao longo de diferentes caminhos - nas minhocas, nas lesmas, nos insetos e nos vertebrados. De maneira semelhante, asas desenvolveram-se independentemente em insetos, em répteis, em morcegos e em pássaros. Parece que a criatividade da natureza é ilimitada.

 

Outro padrão notável é a ocorrência repetida de catástrofes - que talvez sejam pontos de bifurcação planetários - seguida por intensos períodos de crescimento e de inovação. Desse modo, a redução desastrosa da   quantidade de hidrogênio na atmosfera da Terra há mais de dois bilhões de anos levou a uma das maiores inovações evolutivas, o uso da água na fotossíntese. Milhões de anos atrás essa nova biotecnologia extremamente bem-sucedida produziu uma crise de poluição catastrófica ao acumular grandes quantidades de oxigênio tóxico. A crise do oxigênio, por sua vez, induziu a evolução de bactérias que respiram hidrogênio, outra das espetaculares inovações da vida. Mais recentemente, 245 milhões de anos atrás, as mais devastadoras extinções em massa que o mundo já viu foram seguidas rapidamente pela evolução dos mamíferos; e 66 milhões de anos atrás, a catástrofe que eliminou os dinossauros da face da Terra abriu caminho para a evolução dos primeiros primatas e, finalmente, para a evolução da espécie humana.

 

As Idades da Vida

Para representar graficamente o desdobramento da vida na Terra, temos de usar uma escala de tempo geológica, na qual os períodos são medidos em bilhões de anos. Começa com a formação do planeta Terra, uma bola de fogo de lava fundida, por volta de 4,5 bilhões de anos atrás. Os geólogos e os paleontólogos dividiram esses 4,5 bilhões de anos em numerosos períodos e sub-períodos, rotulados com nomes tais como "proterozóico", "paleozóico", "cretáceo" ou "pleistoceno". Felizmente, não precisamos nos lembrar de nenhum desses termos técnicos para ter uma idéia das etapas principais da evolução da vida.

 

Podemos distinguir três extensas eras na evolução da vida sobre a Terra, cada uma delas estendendo-se por períodos entre um e dois bilhões de anos, e cada uma delas abrangendo várias etapas distintas de evolução (veja a tabela na página 187). A primeira é a era pré-biótica, na qual se formaram as condições para a emergência da vida. Durou um bilhão de anos, desde a formação da Terra até a criação das primeiras células, o princípio da vida, por volta de 3,5 bilhões de anos atrás. A segunda era, estendendo-se por dois bilhões de anos completos, é a era do microcosmo, na qual bactérias e outros microorganismos inventaram todos os processos básicos da vida e estabeleceram os laços de realimentação globais para a auto-regulação do sistema de Gaia.

 

Por volta de 1,5 bilhões de anos atrás, estabeleceram-se, em grande medida, a atmosfera e a superfície modernas da Terra; microorganismos permeavam o ar, a água e o solo, entrando em ciclos de realimentação com gases e nutrientes por meio de sua rede planetária, assim como o fazem atualmente; e o palco estava montado para a terceira era da vida, o macrocosmo, que presenciou a evolução das formas visíveis de vida, inclusive nós mesmos.

 

(186) A Origem da Vida

Durante o primeiro bilhão de anos depois da formação da Terra, as condições para a emergência da vida gradualmente se estabeleceram. A bola de fogo primordial era grande o bastante para reter uma atmosfera e continha os elementos químicos básicos com os quais os blocos de construção básicos da vida seriam formados. Sua distância do Sol era exatamente correta - afastada o suficiente para iniciar um lento processo de resfriamento e de condensação e, não obstante, próxima o suficiente para impedir que seus gases ficassem permanentemente congelados.

 

Eras da Vida                        

Bilhões de Anos Atrás                  

Etapa da Evolução

ERA PRÉ-BIÓTICA                                        

4,5                     

formação da Terra                                                                                                       formação das condições para a vida

esfriamento bola de fogo de lava fundida

 

4,0                      

rochas mais antigas                                                                                                         condensação do vapor

 

 

3,8                      

oceanos rasos                                                                                                        compostos baseados no carbono                                                                                                        laços catalíticos, membranas

 

MICROCOSMO                                               

3,5                      

primeiras células bacterianas                                                                                                        evolução de fermentação                                                                                                        microorganismos fotossíntese                                                                                     dispositivos sensores, movimento                                                                                      reparo do ADN                                                                               intercâmbio de genes

 

 

2,8                       

placas tectônicas, continentes                                                                                                        fotossíntese do oxigênio

 

 

2,5

plena difusão das bactérias

 

2,2

primeiras células nucleadas

 

2,0

aumento do oxigênio na atmosfera

 

1,8

respiração de oxigênio

 

1,5

estabelecimento da superfície e da atmosfera da Terra

 

MACROSCOSMO                                          

1,2

locomoção

 

1,0

evolução das formas de reprodução sexuada

vidas visíveis.  mitocôndrias, cloroplastos

 

0,7

primeiros animais

 

0,6

conchas e esqueletos

 

0,5

primeiras plantas

 

0,4

animais terrestres

 

0,3

dinossauros

 

0,2

mamíferos

 

0,1

plantas com flores, primeiros primatas

 

 

(187)

 

Depois de meio bilhão de anos de esfriamento gradual, o vapor que preenchia a atmosfera finalmente se condensou; chuvas torrenciais caíram durante milhares de anos, e a água se reuniu para formar oceanos pouco profundos. Nesse longo período de esfriamento, o carbono, a espinha dorsal química da vida, combinou-se rapidamente com o hidrogênio, o oxigênio, o nitrogênio, o enxofre e o fósforo para gerar uma enorme variedade de compostos químicos. Esses seis elementos - C, H, O, N, S e P - são hoje os principais ingredientes químicos de todos os organismos vivos.

 

Durante muitos anos, os cientistas discutiram a respeito de formas semelhantes à vida que emergiram da "sopa química" formada à medida que o planeta esfriava e que os oceanos se expandiam. Várias hipóteses de súbitos eventos desencadeadores competiam umas com as outras - um dramático clarão de relâmpago ou até mesmo uma semeadura da Terra com macromoléculas trazidas por meteoritos. Outros cientistas alegaram que a probabilidade de que esses eventos tenham acontecido é insignificantemente pequena. No entanto, recentes pesquisas sobre sistemas auto-organizadores indicam fortemente que não há necessidade de se postular nenhum evento súbito.

 

Como assinala Margulis: "As substâncias químicas não se combinam aleatoriamente, mas de maneira ordenada, padronizada."22 O meio ambiente da Terra primitiva favorecia a formação de moléculas complexas, algumas das quais se tornaram catalisadoras para várias reações químicas. Gradualmente, diferentes reações catalíticas se entrelaçaram para formar complexas teias catalíticas envolvendo laços fechados - em primeiro lugar, ciclos e em seguida "hiperciclos" - com uma forte tendência para a auto-organização e até mesmo para a auto-replicação.23 Uma vez atingido esse estágio, a direção para a evolução pré-biótica foi estabelecida. Os ciclos catalíticos evoluíram em estruturas dissipativas e passando por sucessivas instabilidades (pontos de bifurcação), geraram sistemas químicos de crescente riqueza e diversidade.

 

Finalmente, essas estruturas dissipativas começaram a formar membranas - em primeiro lugar, talvez, partindo de ácidos graxos sem proteínas, como as micélulas produzidas recentemente em laboratório.24 Margulis especula que muitos diferentes tipos de sistemas químicos replicantes encerrados por membranas podem ter surgido, podem ter evoluído por um momento e então desaparecido novamente antes que as primeiras células emergissem: "Muitas estruturas dissipativas, longas cadeias de diferentes reações químicas, devem ter evoluído, reagido e desmoronado antes que a elegante hélice dupla de nosso ancestral básico passasse a se formar e a replicar com alta fidelidade." Nesse momento, há cerca de 3,5 bilhões de anos, nasceram as primeiras células bacterianas autopoiéticas, e a evolução da vida começou.

 

(188) Tecendo a Teia Bacteriana

As primeiras células tinham uma existência precária. O meio ambiente que as envolvia mudava continuamente, e cada perigo apresentava uma nova ameaça à sua sobrevivência. Em face dessas forças hostis - luz solar muito forte, impactos de meteoritos, erupções vulcânicas, secas e inundações - as bactérias tinham de aprisionar energia, água e alimentos a fim de manter sua integridade e permanecer vivas. Cada crise deve ter eliminando grandes porções dos primeiros pedaços de vida sobre o planeta, e por certo as teria extinguido totalmente não fosse por dois traços vitais - a capacidade do ADN bactericida para replicar com fidelidade e a capacidade para fazê-lo com velocidade extraordinária. Devido ao seu enorme número, as bactérias foram capazes, repetidas vezes, de responder criativamente a todas as ameaças, e de desenvolver uma grande variedade de estratégias de adaptação. Desse modo, elas gradualmente se expandiram - primeiro nas águas - e em seguida na superfície de sedimentos e do solo.

 

Talvez a tarefa mais importante fosse desenvolver vários novos caminhos metabólicos para a extração de alimentos e de energia do meio ambiente. Uma das primeiras invenções bacterianas foi a fermentação - a decomposição de açúcares e sua conversão em moléculas de ATP [adenosina trifosfato], os "portadores de energia" que alimentam todos os processos celulares. Essa inovação permitiu que as bactérias fermentadoras liberassem substâncias químicas na terra, na lama e na água, protegidas da forte luz solar.

 

Alguns dos fermentadores também desenvolveram a capacidade de absorver do ar o nitrogênio gasoso e convertê-lo em vários compostos orgânicos. O processo de "fixar" o nitrogênio - em outras palavras, de captá-lo diretamente do ar - exige grandes quantidades de energia, e é uma façanha que até mesmo hoje pode ser realizada somente por algumas bactérias especiais. Uma vez que o nitrogênio é um ingrediente de todas as proteínas em todas as células, todos os organismos vivos da atualidade dependem de bactérias fixadoras do nitrogênio para a sua sobrevivência.

 

Bem cedo na era das bactérias, a fotossíntese - "sem dúvida, a inovação metabólica isolada mais importante na história da vida no planeta" - tornou-se a fonte básica de energia vital. Os primeiros processos de fotossíntese inventados pelas bactérias eram diferentes daqueles que as plantas utilizam atualmente. Elas utilizavam o sulfeto de hidrogênio, um gás expelido pelos vulcões, em vez de água, como sua fonte de hidrogênio, combinando-o com a luz solar e com CO2 extraído do ar para formar compostos orgânicos, e nunca produziam oxigênio.

 

Essas estratégias de adaptação não somente permitiram que as bactérias sobrevivessem e evoluíssem como também começaram a mudar o seu meio ambiente. De fato, quase desde o início de sua existência, as bactérias estabeleceram os primeiros laços de realimentação, os quais, finalmente, resultariam no estreitamente acoplado sistema de vida e seu meio ambiente. Embora a química e o clima da Terra primitiva conduzissem à vida, esse estado favorável não continuaria indefinidamente sem a regulação bacteriana. À medida que o ferro e outros elementos reagiam com a água, o hidrogênio gasoso era liberado subindo pela atmosfera, onde se decompunha em átomos de hidrogênio. Como esses átomos são leves demais para ser retidos pela gravidade da Terra, todo o hidrogênio escaparia se esse processo continuasse a ocorrer sem controle, e um bilhão de anos atrás os oceanos do planeta teriam desaparecido. Felizmente, a vida interveio. Nas etapas posteriores da fotossíntese, o oxigênio livre era liberado no ar, como acontece hoje, e parte dele combinava-se com o hidrogênio gasoso que subia formando água, mantendo o planeta úmido e impedindo seus oceanos de evaporarem.

 

No entanto, a remoção contínua de CO2 do ar no processo da fotossíntese provocou outro problema. No início da era das bactérias, o Sol era 25 por cento menos luminoso do que o é hoje, e havia muita necessidade de CO2 na atmosfera, para funcionar como gás de estufa que mantivesse a temperatura dos planetas numa faixa confortável. Se a remoção do CO2 da atmosfera prosseguisse sem nenhuma compensação, a Terra se congelaria e a primitiva vida bacteriana seria extinta.

 

(189) Tal curso desastroso foi impedido pelas bactérias responsáveis pela fermentação, que podem ter evoluído já antes do início da fotossíntese. No processo de produzir moléculas de ATP a partir de açúcares, os fermentos também produziram metano e CO2 como produtos residuais. Esses gases foram emitidos na atmosfera, onde restauraram a estufa planetária. Dessa maneira, a fermentação e a fotossíntese tornaram-se dois processos mutuamente equilibradores do primitivo sistema de Gaia.

 

A luz solar, atravessando a atmosfera primitiva da Terra, ainda continha uma abrasadora radiação ultravioleta, mas agora as bactérias tinham de equilibrar sua proteção contra a exposição a esses raios e sua necessidade de energia solar para a fotossíntese. Isso levou à evolução de numerosos sistemas sensoriais e de movimento. Algumas espécies de bactérias migraram para dentro de águas ricas em certos sais, que atuavam como filtros solares; outras encontraram proteção na areia; ainda outras desenvolveram pigmentos que absorviam os raios nocivos. Muitas espécies construíram imensas colônias - emaranhamentos microbianos multinivelados nos quais as camadas superiores queimavam e morriam, mas formavam um escudo, com seus corpos mortos, para proteger as pastes inferiores.

 

Além da filtragem protetora, as bactérias também desenvolveram mecanismos para reparar o ADN lesado pela radiação, desenvolvendo enzimas especiais para esse propósito. Atualmente, quase todos os organismos ainda possuem essas enzimas restauradoras - outra duradoura invenção do microcosmo.

 

Em vez de usar seu próprio material genético para o processo de reparo, as bactéria - em ambientes populosos - tomavam emprestado, às vezes, fragmentos de ADN de sua vizinhas. Essa técnica evoluiu gradualmente para o constante intercâmbio de genes, que se tornou o caminho mais eficiente para a evolução bacteriana. Em formas superiores de vida, a recombinação de genes vindos de diferentes indivíduos está associada com a reprodução, mas no mundo das bactérias os dois fenômenos ocorrem independentemente. As células bacterianas se reproduzem assexuadamente, mas, continuamente, trocam genes. Nas palavras de Margulis e de Sagan:

 

Trocamos genes de maneira "vertical" - ao longo das gerações - enquanto as bactérias os trocam de maneira "horizontal" - diretamente com seus vizinhos da mesma geração. O resultado é que as bactérias, embora geneticamente fluidas, são funcionalmente imortais; nos eucariontes, o sexo está ligado com a morte.

 

Devido ao pequeno número de genes permanentes numa célula bacteriana – tipicamente inferior a 1 por cento daqueles de uma célula nucleada - as bactérias, necessariamente, trabalham em equipe. Diferentes espécies cooperam e ajudam-se umas às outras com material genético complementar. Grandes reuniões dessas equipes de bactérias podem operar com a coerência de um único organismo, executando tarefas que nenhuma pode realizar individualmente.

 

Por volta do final do primeiro bilhão de anos depois da emergência da vida, a terra estava fervilhando de bactérias. Foram inventadas milhares de biotecnologias - na verdade, a maior parte daquelas conhecidas atualmente -, e ao cooperar e, continuar a trocar informações genéticas, os microorganismos começaram a regular as condições da vida em todo o planeta, como ainda o fazem hoje. De fato, muitas das bactérias que viviam nas primeiras idades do microcosmo sobreviveram essencialmente imutáveis nos dias de hoje.

 

(190) Nos estágios subseqüentes da evolução, os microorganismos formavam a co-evoluíam com plantas e com animais, e hoje nosso meio ambiente está tão entrelaçado com as bactérias que é quase impossível dizer onde acaba o mundo inanimado e onde começa a vida. Tendemos a associar bactérias com doenças, mas elas também são vitais para a nossa sobrevivência, como também o são para a sobrevivência de todos os animais e plantas. "Sob nossas diferenças superficiais, somos todos comunidades ambulantes de bactérias", escrevem Margulis e Sagan. "O mundo brilha com uma luz trêmula, uma paisagem pontilhada feita de minúsculos seres vivos."

 

A Crise do Oxigênio

À medida que a teia bacteriana se expandia e preenchia cada espaço disponível nas águas, nas rochas e nas superfícies de lama do planeta primitivo, suas necessidades de energia provocaram uma séria redução do hidrogênio. Os carboidratos que são essenciais a toda a vida são elaboradas estruturas de átomos de carbono, de hidrogênio e de oxigênio. Para construir essas estruturas, as bactérias fotossintetizantes extraíam o carbono e o oxigênio do ar na forma de COz, como todas as plantas o fazem atualmente. Elas também descobriram hidrogênio no ar, sob a forma de hidrogênio gasoso, e no sulfeto de hidrogênio, que borbulhava para fora dos vulcões. Mas o hidrogênio gasoso leve continuava escapando para o espaço, e finalmente o sulfeto de hidrogênio tornou-se insuficiente.

 

O hidrogênio, naturalmente, existe em grande abundância na água (H2O). Mas as ligações entre o hidrogênio e o oxigênio nas moléculas de água são muito mais fortes do que aquelas entre os dois átomos de hidrogênio no hidrogênio gasoso (H2) ou no sulfeto de hidrogênio (H2S). As bactérias fotossintetizantes não eram capazes de romper essas fortes ligações até que uma espécie especial de bactérias azuis-verdes inventou um novo tipo de fotossíntese que resolveu para sempre o problema do hidrogênio.

 

As bactérias recém-evoluídas, as ancestrais das algas azuis-verdes dos dias atuais, usavam a luz solar de energia mais elevada (comprimento de onda mais curto) para quebrar as moléculas de água em seus componentes, o hidrogênio e o oxigênio. Elas apanhavam o hidrogênio para construir açúcares e outros carboidratos e emitiam oxigênio no ar. Essa extração do hidrogênio da água, que é um dos recursos mais abundantes do planeta, foi uma façanha evolutiva extraordinária, com implicações de longo alcance para o desdobramento subseqüente da vida. Na verdade, Lynn Margulis está convencida de que "o advento da fotossíntese do oxigênio foi o acontecimento singular que levou finalmente ao nosso moderno meio ambiente".

 

Com sua ilimitada fonte de oxigênio, as novas bactérias foram espetacularmente bem-sucedidas. Expandiram-se rapidamente pela superfície da Terra, cobrindo rochas e areias com sua película azul-verde. Até mesmo hoje, são ubíquas, crescendo em tanques e em piscinas, em paredes úmidas e em cortinas de banheiros - onde houver luz solar e água.

 

(191) No entanto, esse sucesso evolutivo veio a um preço muito alto. Como todos os sistemas vivos em rápida expansão, as bactérias azuis-verdes produziam quantidades compactas de resíduos, e em seu caso esses resíduos eram altamente tóxicos. Era o oxigênio gasoso, emitido como um subproduto do novo tipo de fotossíntese baseada na água. O oxigênio livre é tóxico, porque reage facilmente com a matéria orgânica, produzindo os assim chamados radicais livres, que são extremamente destrutivos para os carboidratos e outros compostos bioquímicos essenciais. O oxigênio também reage facilmente com gases e metais atmosféricos,  desencadeando a combustão e a corrosão, as duas formas mais conhecidas de "oxidação" (combinação com o oxigênio).

 

No início, a Terra absorvia facilmente o oxigênio residual. Havia metais e compostos sulfúricos retirados de fontes vulcânicas e tectônicas que rapidamente captavam o oxigênio livre e impediam que ele se acumulasse no ar. Mas, depois de absorver oxigênio por milhares de anos, os metais e os minerais oxidantes ficaram saturados, e o gás tóxico começou a se acumular na atmosfera.

 

Por volta de dois bilhões de anos atrás, a poluição por oxigênio resultou numa catástrofe de proporções globais sem precedentes. Numerosas espécies foram varridas completamente da face da Terra, e toda a teia bacteriana teve de se reorganizar fundamentalmente para sobreviver. Muitos dispositivos protetores e estratégias adaptativas se desenvolveram, e finalmente a crise do oxigênio levou a uma das maiores e mais bem-sucedidas inovações de toda a história da vida:

 

Em um dos maiores estratagemas de todos os tempos, as bactérias [azuis-verdes] inventaram um sistema metabólico que exigia a própria substância que tinha sido um veneno mortal. ... A respiração de oxigênio é uma maneira engenhosamente eficiente de canalisar e de explorar a reatividade do oxigênio. É essencialmente a combustão controlada que quebra as moléculas orgânicas e produz dióxido de carbono, água e, na barganha, uma grande quantidade de energia. ... O microcosmo fez mais do que se adaptar: ele desenvolveu um dínamo que utiliza o oxigênio e que mudou para sempre a vida e a morada terrestre da vida.

 

Com essa invenção espetacular, as bactérias azuis-verdes tiveram dois mecanismos complementares à sua disposição - a geração de oxigênio livre por meio da fotossíntese e sua absorção por meio da respiração - e, desse modo, podiam começar a estabelecer os laços de realimentação que, doravante, passariam a regular o conteúdo de oxigênio da atmosfera, mantendo-o no delicado equilíbrio que permitiu a evolução de novas formas de vida que respiravam oxigênio.

 

A proporção de oxigênio livre na atmosfera acabou se estabilizando em 21 por cento, valor determinado pela sua faixa de inflamabilidade. Se ela caísse abaixo de 15 por cento, nada entraria em combustão. Os organismos não poderiam respirar e se asfixiariam. Por outro lado, se a taxa de oxigênio no ar subisse acima de 25 por cento, tudo entraria em combustão. A queima ocorreria espontaneamente e fogueiras assolariam todo o planeta. Conseqüentemente, Gaia manteve o oxigênio atmosférico no nível mais confortável para todas as plantas e animais durante milhões de anos. Além disso, uma camada de ozônio (moléculas com três átomos de oxigênio) se formou gradualmente no topo da atmosfera e, a partir daí, protegeu a vida na Terra dos perigosos raios ultravioleta. Agora, o palco estava montado para a evolução das formas de vida maiores - fungos, plantas e animais -, o que ocorreu em períodos de tempo relativamente curtos.

 

(192) A Célula Nucleada

O primeiro passo em direção a formas superiores de vida foi a emergência da simbiose como um novo caminho para a criatividade evolutiva. Isso ocorreu por volta de 2,2 bilhões de anos atrás, e levou à evolução de células eucarióticas ("nucleadas"), que se tornaram os componentes fundamentais de plantas e de animais. As células nucleadas são muito maiores e mais complexas do que as bactérias. Enquanto a célula bacteriana contém um único cordão solto de ADN flutuando livremente no fluido celular, o ADN numa célula eucariótica está estreitamente enrolado em cromossomos, que se acham confinados por uma membrana dentro do núcleo da célula. A quantidade de ADN presente nas células nucleadas é várias centenas de vezes maior que a encontrada nas bactérias.

 

A outra característica notável das células nucleadas é uma abundância de organelas - partes menores da célula que usam oxigênio e executam várias funções altamente especializadas.36 O aparecimento súbito de células nucleadas na história da evolução e a descoberta de que suas organelas são organismos auto-reprodutores distintos levaram Lynn Margulis à conclusão de que as células nucleadas evoluíram por meio de simbioses de longo prazo, numa permanente convivência de várias bactérias e outros microorganismos.

 

Os ancestrais das mitocôndrias e de outras organelas podem ter sido bactérias viciosas que invadiram células maiores e se reproduziram dentro delas. Muitas das células invadidas teriam morrido, levando os invasores consigo. No entanto, alguns dos predadores não matavam totalmente seus hospedeiros, mas começaram a cooperar com eles, e, finalmente, a seleção natural permitiu que apenas os cooperadores sobrevivessem e continuassem evoluindo. As membranas nucleares podem ter evoluído para proteger o material genético do hospedeiro da célula contra ataques de invasores.

 

Ao longo de milhões de anos, as relações cooperativas se tornaram cada vez mais coordenadas e entrelaçadas, as organelas gerando proles bem-adaptadas para viver dentro de células maiores, e células maiores se tornando cada vez mais dependentes de seus inquilinos. Com o tempo, essas comunidades bacterianas tornaram-se tão completamente interdependentes que funcionavam como organismos integrados isolados: A vida deu outro passo para além da rede de livre transferência genética em direção à sinergia da simbiose. Organismos separados misturavam-se, criando novas totalidades que eram maiores do que a soma das suas partes.

 

O reconhecimento da simbiose como uma força evolutiva importante tem profundas implicações filosóficas. Todos os organismos maiores, inclusive nós mesmos, são testemunhas vivas do fato de que práticas destrutivas não funcionam a longo prazo. No fim, os agressores sempre destroem a si mesmos, abrindo caminho para outros que sabem como cooperar e como progredir. A vida é muito menos uma luta competitiva pela sobrevivência do que um triunfo da cooperação e da criatividade. Na verdade, desde a criação das primeiras células nucleadas, a evolução procedeu por meio de arranjos de cooperação e de co-evolução cada vez mais intrincados.

 

O caminho da evolução por meio da simbiose permitiu às novas formas de vida usar biotecnologias especializadas e bem testadas repetidas vezes em diferentes combinações. Por exemplo, enquanto as bactérias obtêm seu alimento e sua energia por meio de uma grande variedade de métodos engenhosos, somente uma de suas numerosas invenções metabólicas é utilizada por animais - a da respiração do oxigênio, a especialidade das mitocôndrias.

 

(193) As mitocôndrias também estão presentes nas células vegetais, que, além disso, contêm os assim chamados cloroplastos, as verdes "usinas de força solares" responsáveis pela fotossíntese. Essas organelas são notavelmente semelhantes às bactérias azuis-verdes, as inventoras da fotossíntese do oxigênio que, com toda a probabilidade, foram suas ancestrais. Margulis especula que essas bactérias difundidas por toda a parte eram constantemente comidas por outros microorganismos, e que algumas variedades devem ter adquirido resistência para não serem digeridas pelos seus hospedeiros. Em vez disso, elas se adaptaram ao novo meio ambiente enquanto continuavam a produzir energia por meio de fotossíntese, da qual as células maiores logo se tornaram dependentes.

 

Embora suas novas relações simbióticas dessem às células nucleadas acesso ao uso eficiente da luz do Sol e do oxigênio, deram-lhes também uma grande vantagem evolutiva - a capacidade de movimento. Enquanto os componentes de uma célula bacteriana flutuam lenta e passivamente no fluido celular, os de uma célula nucleada parecem mover-se decididamente; o fluido celular se estende, e a célula toda pode se expandir e se contrair de maneira rítmica ou se mover rapidamente como um todo, como, por exemplo, no caso das células do sangue.

 

Como tantos outros processos vitais, o movimento rápido foi inventado por bactérias. O membro mais rápido do microcosmo é uma criatura minúscula, semelhante a um fio de cabelo, denominada espiroqueta ("cabelo enrolado"), também conhecida como "bactéria saca-rolhas", que se espirala em movimento rápido. Prendendo-se simbioticamente a células maiores, a bactéria saca-rolhas de rápido movimento dá a essas células tremendas vantagens da locomoção - a capacidade de evitar perigos e de procurar alimentos. Ao longo do tempo, as bactérias saca-rolhas perderam progressivamente suas características distintas e evoluíram para as bem-conhecidas "células flageladas" - flagellae cilia e expressões semelhantes - que impelem uma ampla variedade de células nucleadas com movimentos ondulantes e chicoteantes.

 

As vantagens combinadas dos três tipos de simbioses descritos nos parágrafos precedentes criaram uma explosão de atividade evolutiva que gerou a tremenda diversidade de células eucarióticas. Com seus dois meios efetivos de produção de energia e sua mobilidade dramaticamente aumentada, as novas formas de vida simbióticas migraram para muitos ambientes novos, evoluindo nas plantas e nos animais primitivos, que finalmente abandonariam a água e conquistariam a terra.

 

Como hipótese científica, a concepção de simbiogênese - a criação de novas formas de vida por meio da fusão de diferentes espécies - tem apenas trinta anos de idade. Mas, enquanto mito cultural, a idéia parece tão antiga quanto a própria humanidade. Épicos religiosos, lendas, contos de fadas e outras histórias míticas em todo o mundo estão cheias de criaturas fantásticas - esfinges, sereias, grifos, centauros e assim por diante – nascidas da mistura de duas ou mais espécies. Como as novas células eucarióticas, essas criaturas são feitas de componentes inteiramente familiares, mas suas combinações são novas e surpreendentes.

 

As descrições desses seres híbridos são, com freqüência, assustadoras, mas muitos deles, curiosamente, são vistos como portadores de boa sorte. Por exemplo, o deus Ganesha, que tem corpo humano e cabeça de elefante, é uma das entidades mais reverenciadas na Índia, adorado como um símbolo de boa sorte e que ajuda a superar obstáculos. De alguma maneira, o inconsciente coletivo humano parece ter sabido desde os antigos tempos que simbioses de longo prazo são profundamente benéficas para toda a vida.

 

Evolução de Plantas e de Animais

 

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Trecho acima extraído do livro:

 

Capra, Fritjof. A TEIA DA VIDA. Uma nova compreensão científica dos 
sistemas vivos. Tradução: Newton Roberval Eíchemberg

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Atenciosamente. 
Claudio Estevam Próspero 

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