Adn e Mutações

Os raios cósmicos, porém, não deixam marcas visíveis sobre a Terra, nem percebemos sua chegada. Somente os cientistas, por meio de seus instrumentos especiais, conseguem captar a existência dos raios cósmicos, e isso apenas a partir das duas últimas gerações.

Ademais, eles atingem a Terra desde os primórdios da história planetária, e a vida do planeta não parece ter piorado por isso. Nem mesmo os homens sofreram suas conseqüências ao longo da história. Fica, assim, a impressão de que podemos eliminá-los como fonte catastrófica — o que não é verdade.

Para conhecermos as razões disso, vamos dar um passeio pela célula.

ADN E MUTAÇÕES

Toda célula viva é uma minúscula fábrica química. As propriedades, a forma, a estrutura e a capacidade de determinada célula dependem da natureza dos processos químicos que ocorrem em seu interior, da velocidade de cada um, e do modo como se inter-relacionam. Essas reações químicas seriam normalmente lentas e, mesmo, imperceptíveis, caso as substâncias constituintes das células e participantes das reações simplesmente fossem misturadas. Para que as reações ocorram com velocidade rápida e regulada (como normalmente acontece e é necessário para a sobrevivência da célula), elas dependem do auxílio de certas moléculas complexas chamadas “enzimas”.

As enzimas são membros de uma classe de substâncias chamadas “proteínas”. As proteínas são compostos de moléculas gigantes constituídas de cadeias de “aminoácidos”. Há cerca de vinte tipos de aminoácidos, que podem ser agrupados das mais diversas maneiras.

Imaginemos pegar um por um desses tipos e os combinar das mais diversas maneiras possíveis. O número total de arranjos possíveis considerados é de aproximadamente 50 000 000 000 000 000 000 (cinqüenta quintilhões), com cada arranjo representando uma molécula totalmente diferente. As moléculas reais de enzimas são formadas de cem aminoácidos ou mais, e são inúmeras as maneiras de combiná-las. Apesar disso, uma determinada célula conterá apenas um número limitado de enzimas, sendo que cada molécula de determinada estrutura enzimática de uma cadeia de aminoácidos é composta de um arranjo específico de aminoácidos.

Uma enzima é estruturada de tal forma que determinadas moléculas se prendam à superfície enzimática de modo que a interação entre elas — envolvendo a transferência de átomos — aconteça prontamente. Após concluírem a interação, as moléculas alteradas não mais se prendem à superfície. Deslocam-se e deixam que outras moléculas se prendam e sofram a reação. Em conseqüência da presença de umas poucas moléculas de dada enzima, muitas

moléculas que na ausência da enzima não reagiriam acabam reagindo {45}.

A conclusão a que se chega é a de que a forma, a estrutura e as capacidades de determinada célula dependem da natureza das diversas enzimas ali presentes, dos números relativos das diferentes enzimas e da maneira como desempenham seu papel. As propriedades de um organismo multicelular dependem das propriedades das células que o compõem e da maneira como se inter-relacionam. A longo prazo, então (o que não é simples, é claro), todos os organismos, inclusive os humanos, são produtos de suas enzimas.

Mas essa parece ser uma dependência muito arriscada. Se a enzima não é estruturada com um arranjo preciso de aminoácidos, ela pode não funcionar. Se se transformasse um aminoácido em outro, a superfície enzimática poderia não funcionar como o “catalisador” adequado para a reação a que fosse destinada.

O que, então, determina precisamente a estrutura da enzima? O que garante um determinado arranjo de aminoácidos para determinada enzima, e não outro? Existe alguma substância-chave que carrega um “código”, por assim dizer, de todas as enzimas da célula, garantindo assim sua produção?

Se há uma substância-chave, ela se encontra nos “cromossomos”.

Trata-se de pequenos corpos do núcleo central de uma célula que se comportam como se fossem portadores do código.

Os cromossomos aparecem em números variados em cada espécie de organismo. No ser humano, por exemplo, cada célula contém 23 pares de cromossomos.

Sempre que uma célula se divide, cada cromossomo subdivide-se em dois, sendo um o homólogo do outro. No processo de divisão celular, um dos homólogos de cada cromossomo vai para uma célula e o restante vai para outra. Desse modo, cada célula-filha fica com 23 pares de cromossomos, sendo que ambos os conjuntos de pares são idênticos. Isso é o que aconteceria no caso de os cromossomos serem portadores do código para estrutura enzimática.

Com exceção dos organismos primitivos, todos os outros produzem células sexuais, cujo papel é formar novos organismos mediante um processo mais complexo que a simples divisão celular. Assim, o homem (e os machos da maioria dos animais complexos) produz espermatozóides enquanto a mulher produz óvulos. Quando um espermatozóide junta-se a um óvulo, isto é, quando o fecunda, a combinação resultante sofre repetidas divisões até formar um novo organismo.

Tanto o óvulo quanto o espermatozóide contêm apenas a metade dos cromossomos convencionais. Cada espermatozóide e cada óvulo só recebem um de cada par. Quando se combinam, o óvulo fecundado tem novamente 23 pares de cromossomos, sendo que cada par se origina do pai e da mãe.

Assim, a prole herda características tanto do pai quanto da mãe, e os cromossomos se comportam como se trouxessem o código para produção enzimática.

Mas qual é a natureza química desse código?

Desde a descoberta dos cromossomos em 1879 pelo anatomista alemão Walter Flemming (1843-1905), havia uma crença de que o código, se existisse, deveria ser uma molécula bastante complexa, o que significa dizer uma proteína. As proteínas eram as substâncias mais complexas que se sabia existir nos tecidos, e as próprias enzimas eram proteínas, conforme confirmou em 1926 o bioquímico americano James Batchellor Summer (1887-1925). Só mesmo uma proteína poderia servir de código para outra proteína.

Porém, em 1944, o médico canadense Oswald Theodore Avery (1877-1955) demonstrou que a molécula código não era uma proteína, mas sim um outro tipo de molécula chamada “ácido desoxirribonucléico”, ou ADN.

Isso foi surpreendente, pois pensava-se que o ADN era uma molécula simples, inadequada enquanto código para as enzimas complexas. Porém, minuciosos exames provaram ser o ADN uma molécula complexa; mais complexa, aliás, que as próprias proteínas.

Assim como a molécula protéica, a molécula do ADN também é composta de estruturas básicas. No caso do ADN, a estrutura básica chama-se “nucleotídeo”, e cada molécula de ADN pode ser formada de cadeias de milhares de nucleotídeos. Há quatro tipos diferentes de nucleotídeos (e não vinte, como no caso das proteínas), os quais podem se combinar das mais diversas maneiras.

Imaginemos agrupamentos de três nucleotídeos. Haveria 64 combinações possíveis, chamadas “trinucleotídeos”. Numerando os nucleotídeos de 1 a 4, teríamos: 1-1-1, 1-2-3, 3-4-2, 4-1-4, e assim por diante, até completarmos 64 combinações. Um ou mais desses trinucleotídeos poderiam ser equivalentes a um determinado aminoácido; alguns deles poderiam indicar “pontuação”, como o início ou o fim de uma cadeia de aminoácidos. A codificação dos aminoácidos da cadeia enzimática pelos trinucleotídeos da molécula de ADN chama-se “código genético”.

Mas tudo isso não explica um certo fator anterior essencial à compreensão do processo. O que capacita a célula a estruturar uma certa molécula de ADN (dentre tantas possíveis) que possibilitará a estruturação de determinada molécula enzimática?

Em 1953, o bioquímico americano James Dewey Watson (1928-) e o bioquímico inglês Francis H. C. Crick (1916-) conseguiram decifrar a estrutura do ADN. Este era composto de dois filamentos torcidos para formar uma dupla hélice. (Isto é, cada filamento tinha o formato de uma escada espiralada, com os dois filamentos entrelaçados.) De certa maneira, cada filamento era o oposto do outro, de modo que se encaixavam perfeitamente.

No processo de divisão celular, cada molécula de ADN se destorcia e compunha dois filamentos separados. Cada filamento era portador da estrutura de um segundo filamento, e ambas se ajustavam perfeitamente.

Cada filamento servia de código para o companheiro e, como conseqüência, de uma dupla hélice original resultavam duas outras idênticas à primeira. O processo era chamado “duplicação”. Assim, cada molécula de ADN existente propagava-se, sem alterar sua configuração, da célula-mãe para a célula-filha, do genitor para a prole.

Conclui-se daí que toda célula e, de fato, todo organismo, inclusive o do ser humano, tem sua forma, sua estrutura e sua química (e, até certo ponto, o comportamento) determinados pela natureza de seu conteúdo de ADN. Para dois organismos distintos, a diferença no óvulo fecundado é pequena, mas em cada um a molécula de ADN é bastante diferente. Por isso, um óvulo humano gera um ser humano, e um óvulo de girafa gera uma girafa, sem que se confunda um com o outro.

Porém, da forma como acontece, a transmissão da molécula de ADN da célula-mãe para a célula-filha, do genitor para a prole, não é tão perfeita assim.

Diz a experiência dos pastores e fazendeiros que vez por outra nascem plantas ou animais que não têm exatamente as mesmas características dos organismos que os reproduzem. Normalmente, essas diferenças não são grandes nem mesmo aparentes, às vezes. De vez em quando, uma aberração chega a tais proporções que recebe o nome de “monstro”. O termo científico que designa toda prole cujos caracteres diferem do normal é “mutação”, que vem do latim e significa “mudança” — quer ela seja extremada, quer não.

De modo geral, as mutações pronunciadas eram vistas com desagrado e destruídas. Entretanto, em 1791, um fazendeiro de Massachusetts chamado Seth Wríght viu o lado prático de um mutante que surgiu em seu rebanho de ovelhas. Um cordeiro nasceu com as pernas extremamente curtas: diante disso, ocorreu ao astuto nortista a idéia de que o carneiro de pernas curtas não conseguiria pular os muros da fazenda para fugir. Em função desse acaso, ele deliberadamente criou uma linhagem de carneiros com pernas curtas, o que veio a despertar a atenção das pessoas para o fenômeno da mutação. Contudo, só após o trabalho do botânico holandês Hugo Marie de Vries (1848-1935), em 1900, é que as mutações foram estudadas cientificamente.

Na verdade, sempre que as mutações não eram muito pronunciadas e, portanto, não assustadoras nem repulsivas, os pastores e os fazendeiros acabavam tirando partido de suas vantagens. De cada geração era feita uma seleção daqueles animais que se adequavam melhor a necessidades humanas — as melhores vacas leiteiras, as melhores galinhas poedeiras, os carneiros de lã mais abundante, e assim por diante —, desenvolvendo-se linhagens que diferiam enormemente dos organismos selvagens dos quais se originavam.

Essa é a conseqüência da seleção de mutações pequenas e não muito importantes que, a exemplo dos carneiros de Wright, são transmitidas pelo animal à sua prole. De mutação em mutação, todas na mesma direção, as linhagens são “melhoradas”, do ponto de vista humano. Basta lembrarmonos das numerosas linhagens de cães e pombos para percebermos a destreza com que moldamos e formamos as espécies, simplesmente controlando os cruzamentos, conservando uma parte da prole e eliminando a outra.

O mesmo procedimento pode ser adotado com as plantas, e muito mais facilmente. O horticultor americano Luther Burbank (1849-1926) foi bem sucedido na criação de centenas de novos tipos de plantas, que eram uma versão melhorada das antigas em um ou outro aspecto, utilizando não apenas as mutações, mas também o cruzamento criterioso e o enxerto.

O que o homem faz propositadamente, as forças cegas da seleção natural demoram séculos para realizar. Em toda geração, as diferenças individuais dentro da prole de determinada espécie são o resultado de ligeiras mutações. Aqueles cujas mutações lhes permitem enfrentar a vida de modo mais eficiente têm maior probabilidade de sobreviver e transmitir as mutações a proles mais numerosas. Pouco a pouco, no decorrer de milhões de anos, novas espécies se formam a partir das velhas, ou substituem outras, e assim por diante.

Esse era o ponto central da teoria da evolução por seleção natural desenvolvido pelos naturalistas ingleses Charles Robert Darwin e Alfred Russel Wallace, em 1858.

A nível molecular, as mutações são o resultado de duplicações imperfeitas do ADN, que podem ocorrer de célula para célula, no processo de divisão celular. Nesse caso, em dado organismo pode-se produzir uma célula diversa das demais do tecido. Isso é uma “mutação somática”.