Influências evolutivas na saúde e na economia

advertisement
Ciências da Natureza
e suas Tecnologias
Biologia
Prof. Beto Aquino
9
nº
Influências evolutivas na saúde e na
economia
RIDLEY, M.Evolução - 3ª ed. - Porto Alegre: Artmed, 2006. p.68 e 69; 109 e 110.
Quanto ao HIV:
O vírus que causa a AIDS – vírus da
imunodeficiência adquirida (HIV) – utiliza
RNA como seu material hereditário. Na sua
reprodução, é feita uma cópia de DNA a partir
de seu RNA, no interior de uma célula humana.
A maquinaria de transcrição normal da célula
então produz múltiplas cópias da versão
de RNA do vírus. A maior parte do processo
reprodutivo é executada por enzimas supridas
pela célula hospedeira, mas o vírus fornece a
enzima transcriptase reversa, que produz a
versão de DNA do vírus a partir da sua versão
de RNA. A transcriptase reversa não costuma
estar presente em células humanas, pois seres
humanos normalmente não convertem RNA
em DNA. A transcriptase reversa é um dos
alvos favoritos dos fármacos anti-HIV. Se a
transcriptase reversa pode ser inativada por
um fármaco, a reprodução viral é interrompida
sem quaisquer efeitos colaterais prejudiciais à
célula.
Já foram desenvolvidos muitos fármacos
contra a transcriptase reversa. Uma grande
classe dessas substâncias consiste em
inibidores nucleosídicos. (Um nucleosídeo é um
nucleotídeo sem o fosfato; ele é uma base mais
o açúcar, que pode ser ribose ou desoxirribose.
“
A evolução
acontece no interior
do corpo de um
ser humano e é
excepcionalmente
rápida em relação
à maioria dos
exemplos de
evolução.
”
Ciências da Natureza e Suas Tecnologias
A substância 3TC, por exemplo, é uma mólecula similar ao nucleotídeo citosina (simbolizado
por C), um constituinte normal do DNA. A transcriptase reversa do HIV, sensível ao fármaco,
incorpora 3TC em vez de C na cadeia de DNA nascente. A 3TC então inibe a reprodução futura e,
assim, impede que o HIV copie a si mesmo.
Um artigo de Schuurman e colaboradores (1995) descreve o que acontece quando pacientes
humanos com AIDS são tratados com 3TC. Inicialmente, a população de HIV no corpo humano
decresce bastante. Porém, depois de alguns dias, linhagens de HIV resistentes à 3TC começam a
ser detectadas. A frequência do HIV resistente à substância então aumenta. Em oito de cada 10
pacientes, as linhagens resistentes tiveram a frequência aumentada para 100% da população viral
no corpo do paciente dentro de três semanas, a contar do início do tratamento com o fármaco (isso
levou 7 e 12 semanas nos outros dois pacientes). Essa mudança, de uma população viral que era
suscetível à 3TC para uma população viral que era resistente a ela, é um exemplo de evolução por
seleção natural. A evolução acontece no interior do corpo de um ser humano e é excepcionalmente
rápida em relação à maioria dos exemplos de evolução. Mas esse processo, observável ao longo de
poucas semanas em um paciente com AIDS, é um microcosmo do processo responsável por muito
da diversidade da vida na Terra.
A evolução da resistência a substâncias pode ser acompanhada em nível molecular. A
mudança do HIV suscetível à 3TC para o HIV resistente é conseguida pela mudança de um códon
no gene que codifica a transcriptase reversa. O aminoácido metionina é trocado por um de três
outros aminoácidos. A metionina está em uma parte da transcriptase reversa que interage com os
nucleosídeos. Provavelmente, o que está acontecendo é que a transcriptase reversa normal é uma
enzima relativamente indiscriminadora, que não distingue entre C e 3TC. A troca torna a enzima
mais discriminadora, de modo que ela se liga à C, mas não à 3TC. O vírus pode, então, se reproduzir
na presença de 3TC. O custo da maior discriminação é uma reprodução mais lenta e, por isso, a
versão do HIV resistente à 3TC fica em desvantagem quando a substância não está presente. Em
sua presença, ela é adaptativa, pois o HIV se reproduz de forma lenta, mas cuidadosamente. Na
ausência da substância, o que é adaptativo é uma reprodução mais rápida, de uma maneira menos
cuidadosa do ponto de vista molecular.
O aumento da frequência do HIV resistente à droga é quase que certamente causado pela
seleção natural. O vírus satisfaz todas as quatro condições para que a seleção natural opere. O
vírus se reproduz; a capacidade de resistir à droga é herdada (porque essa capacidade é devido a
uma mudança génetica no vírus); a população do vírus no corpo de um paciente humano apresenta
variação génetica na capacidade de resistência à droga; e as diferentes formas de HIV possuem
diferentes aptidões. Em um paciente com AIDS humano que está sendo tratado com uma droga
como a 3TC, os HIV com a alteração correta de aminoácido nas suas transcriptases reversas se
reproduzirão melhor, produzirão uma maior prole viral do mesmo tipo resistente e aumentarão em
frequência. A seleção natural os favorece.
2
FB NO ENEM
Ciências da Natureza e Suas Tecnologias
(a) HIV suscetível à 3TC
RNA
DNA
RNA
DNA
C ––
3TC ––X
Transcriptase
reversa
C
3TC ––X
Transcriptase
reversa
(b) HIV resistente à 3TC
RNA
DNA
C ––
C
3TC ––X
Figura
A evolução da resistência a fármacos no HIV. A substância 3TC é um inibidor nucleosídico que lembra a C. (a)
A transcriptase reversa suscetível ao fármaco liga-se tanto à 3TC como à C. Quando a 3TC é incorporada a
uma cadeia de DNA nascente, ela inibe a replicação subsequente. (b) A resistência ao fármaco é conseguida
a partir da evolução da transcriptase reversa para uma forma que se liga somente à C, e não à 3TC.
Quanto à Pesca:
A pesca seletiva de indivíduos maiores pode estabelecer uma seleção não apenas a favor
do tamanho pequeno, mas também a favor do crescimento lento. A vantagem (para o peixe)
do crescimento é facilmente observável em uma espécie na qual cada indivíduo produz ovos
repetidamente ao longo de um período de tempo. Um indivíduo que cresce lentamente terá um
período reprodutivo mais longo, antes de atingir o tamanho no qual ele se torna vulnerável à pesca.
O crescimento lento pode ser também vantajoso em uma espécie cujos indivíduos se reproduzem
apenas uma vez. Os indivíduos de crescimento lento podem (dependendo dos detalhes do ciclo
de vida) ser menores no momento da reprodução e, por isso, têm menor probabilidade de serem
capturados.
A evolução do crescimento lento tem consequências comerciais. O suprimento de peixes
que atingem o tamanho passível de captura irá diminuir, e o mesmo acontece com a produção
total a partir desse recurso pesqueiro. A produção pesqueira é maior quando os peixes crescem
rapidamente, mas a pesca seletiva de indivíduos grandes tende a fazer com que a evolução
proceda na direção oposta.
FB NO ENEM
3
Ciências da Natureza e Suas Tecnologias
Conover e Munch (2002) mantiveram várias populações de Menidia menidia (Atlantic
silverside) em laboratório. Eles realizaram a pesca experimentalmente em algumas populações,
capturando indivíduos maiores do que um certo tamanho a cada geração. Em outras populações, foi
feita a captura de indivíduos menores do que um certo tamanho a cada geração e, em um terceiro
grupo de populações, os peixes foram capturados ao acaso. Eles mediram várias propriedades das
populações de peixes, ao longo de quatro gerações.
As populações cujos indivíduos grandes foram capturados evoluíram no sentido de taxas
de crescimento lentas. Isso teve o efeito previsto sobre o sucesso total do rendimento da pesca
experimental.
À medida que os peixes passaram a ter um crescimento mais lento, eles evoluíram de modo
a haver um número menor de peixes disponível para ser pescado. Na população cujos indivíduos
pequenos foram capturados, a evolução e o sucesso do rendimento da pesca foram na outra
direção.
Conservacionistas e cientistas da indústria pesqueira têm-se preocupado com a manutenção
de recursos pesqueiros sustentáveis. Eles têm recomendado regulamentos que resultam na captura
de indivíduos maiores. O que tem sido, muitas vezes, negligenciado é a maneira como a população
de peixes evoluirá em relação às práticas de pesca. Em geral, populações exploradas “evoluirão de
volta”, dependendo de como elas forem exploradas. O experimento de Canover e Munch ilustra
essa questão e mostra como uma prática de pesca comumente recomendada também pode fazer
com que a evolução determine reduções na produtividade.
Após a leitura e análise dos textos, escreva (V) para verdadeiro e (F) para
falso nos itens que se seguem.
I. ( ) As modificações aleatórias ocorridas no genoma de um ser são fundamentais para
a adaptação do mesmo.
II. ( ) A seleção natural atua como editora no rocesso evolutivo e não como criadora.
III. ( ) A eficiência dos tratamentos contra as doenças pode ser tomada como uma
medida inversa do potencial de reprodução com modificação de uma população.
IV. ( ) Os processos evolutivos podem ser observados em pequena escala e
extrapolados para grandes escalas.
V. ( ) Assim como as habilidades de uma presa selecionam um predador mais hábil,
as mutações em patógenos desafiam a habilidade dos cientistas.
VI. ( ) A seleção sempre atuará em favor dos mais adaptados.
VII. ( ) Melhorias nas condições de saúde e na sustentabilidade requerem uma
compreensãodos processos evolutivos.
VIII.( ) O processo evolutivo pode ocorrer, muitas vezes, de forma lenta ou de forma
rápida.
IX. ( ) As consequências comerciais poderiam ser reduzidas a partir de um entendimento
do processo evolutivo.
X. ( ) A captura indiscriminada de peixes não levará à e x t i n ç ã o d e s s e g r u p o, m a s,
certamente, acarretará grandes impactos econômicos.
GABARITO (V.8)
1
2
3
4
D
E
B
B
Professor Colaborador: Zilfran
4
FB NO ENEM
OSG: 32163/10 - A.J - REV.:CCS
Download