A Carga Genética

Geralmente, as mutações são desfavoráveis. Afinal de contas, se imaginarmos uma molécula complexa de ADN se duplicando e estruturando-se de forma errada, veremos a improbabilidade de tal erro resultar num acerto.

Em conseqüência, uma célula que tenha sofrido mutação, quer na pele, no fígado, quer num osso, funcionará de forma tão deficiente que acabará sendo incapaz de se multiplicar. As células à sua volta continuarão a se multiplicar e irão expulsá-la de campo. Assim, o tecido como um todo continua normal, apesar de eventuais mutações.

A maior exceção a essa regra ocorre quando a mutação interfere no processo de crescimento. As células normais do tecido crescem e dividem-se para cumprirem a necessidade de substituição das células perdidas ou prejudicadas, mas uma célula que sofreu mutação pode não contar com o mecanismo que permite interromper o crescimento no momento certo. Pode crescer e se multiplicar indefinidamente, em detrimento da necessidade global. Esse crescimento indiscriminado é o câncer, a conseqüência mais drástica da mutação somática.

Vez por outra, a molécula do ADN sofrerá uma mutação que pode ser favorável sob determinadas condições. Não é sempre que isso ocorre, mas a célula prosperará e sobreviverá, de modo que a mutação não só se dá no organismo como um todo, como também no código de ADN, e é assim que as primeiras moléculas de ADN devem ter-se formado — da simples estrutura básica surgida por acaso até que uma dessas foi capaz de duplicar-se, e a evolução cuidou do resto.

De vez em quando, os espermatozóides ou os óvulos se formam com o ADN imperfeitamente duplicado. Eles produzem proles com mutação. Uma vez mais, a maioria das mutações é desfavorável, e a prole resultante não se desenvolve, ou morre cedo, ou, mesmo que sobreviva e procrie, acaba sendo superada por indivíduos mais eficientes. Muito raramente uma mutação é favorável sob determinadas circunstâncias; tendo surgido, porém, é provável que ela se fixe e prolifere.

Embora as mutações favoráveis ocorram com menos freqüência que as mutações desfavoráveis, as primeiras é que tendem a sobreviver e oprimir as demais. Por essa razão, o observador da evolução perceberá que há um propósito nisso tudo: os organismos parecem querer aperfeiçoar a si próprios.

É difícil acreditar que processos aleatórios do tipo tentativa e erro possam produzir resultados como os que verificamos à nossa volta — mas, desde que se dêem um tempo e um sistema de seleção natural que proporcione a exterminação de alguns indivíduos para que alguns melhoramentos se fixem, os processos aleatórios darão bons resultados.

A CARGA GENÉTICA

Mas por que as moléculas de ADN às vezes se duplicam de forma imperfeita? A duplicação é um processo aleatório. Conforme os nucleotídeos se alinhem num filamento de ADN, somente aquele que se ajustasse ao nucleotídeo do filamento poderia ficar. Membros dos outros três nucleotídeos não grudariam, por assim dizer.

Apesar disso, pelo movimento cego das moléculas, um nucleotídeo errado poderia atingir determinado nucleotídeo do filamento e, antes que pudesse escapulir, ficaria preso entre dois outros nucleotídeos que tivessem se emparelhado corretamente. Assim, teríamos um filamento de ADN que diferiria por um só nucleotídeo e, conseqüentemente, produziria uma enzima que diferiria por um aminoácido.

Mesmo assim, o filamento imperfeito gera um novo modelo a ser duplicado futuramente, em vez do original.

Sob condições naturais, a probabilidade da duplicação imperfeita de um filamento de ADN é de um em cada 50 000 a 100 000, mas há tantos genes nos organismos vivos e tantas duplicações, que a probabilidade de uma mutação eventual é uma certeza. Há muitas.

Pode ser que, entre os seres humanos, dois de cada cinco óvulos fecundados contenham pelo menos um gene mutante. Isso significa que 40 por cento de nós somos mutantes em relação a nossos pais em um aspecto ou outro. Como os genes mutantes tendem a se transmitir de geração a geração por algum tempo, antes de se extinguirem, alguns cálculos afirmam que o indivíduo humano carrega, em média, oito genes com mutação; em quase todos os casos, são genes cuja mutação é desfavorável. (Se não somos mais afetados, é porque os genes vêm aos pares e, quando um gene é anormal o outro toma as rédeas.)

A freqüência de mutação não se deve apenas ao acaso. Há fatores que favorecem a probabilidade da duplicação imperfeita. Há elementos químicos, por exemplo, que interferem no funcionamento do ADN e tolhem sua capacidade de funcionar apenas com os nucleotídeos adequados. Daí a probabilidade de a mutação aumentar. Como a molécula de ADN é uma estrutura complexa e delicada, muitos fatores químicos podem influenciá-la.

Estes se chamam “fatores mutagênicos”.

Além disso, há partículas subatômicas que facilitam o processo. As moléculas de ADN ficam ocultas nos cromossomos, os quais permanecem no núcleo central das células, e isso dificulta a penetração das substâncias químicas. Algumas partículas subatômicas, entretanto, penetram as células e, caso atinjam as moléculas de ADN, podem romper átomos de sua estrutura e alterá-las fisicamente.

As moléculas de ADN podem ser tão maltratadas dessa forma que acabam sendo impedidas de duplicar, e a célula morre. Se determinadas células forem destruídas, o indivíduo pode morrer do “mal de radiação”.

A conseqüência pode ser menos drástica: em vez de a célula morrer, produz-se uma mutação. (A mutação pode ser cancerosa, e sabe-se que a radiação energética é “carcinogênica — cancerígena — tanto quanto mutagênica. Na verdade, uma implica a outra.) Logicamente, se o espermatozóide ou o óvulo são afetados, produzem-se filhos com mutação, e esta pode ser tão drástica que resulta em malformação fetal (o que também pode ser causado por fatores mutagênicos).

O efeito mutagênico das radiações foi demonstrado inicialmente em 1926 pelo biólogo americano Hermann Joseph Muller (1890-1967), quando estudou as mutações em drosófilas, que proliferaram quando foram deliberadamente submetidas aos efeitos dos raios X.

Os raios X e as radiações radioativas eram desconhecidos do homem e, portanto, não eram produzidos antes do século XX, o que não quer dizer que não houvesse formas mutagênicas de radiação antes disso. A luz solar sempre existiu concomitantemente à vida na Terra, e é fracamente mutagênica por causa da luz ultravioleta que contém (e, por isso, expor-se ao sol continuamente pode aumentar a probabilidade do desenvolvimento de câncer na pele).

Além disso, há os raios cósmicos a que a vida sempre esteve exposta.

De fato, pode-se argumentar (embora alguns discordem) que os raios cósmicos, por meio das mutações que induzem, têm sido os principais propulsores da evolução há alguns bilhões de anos. Aqueles oito genes mutantes por indivíduo — quase todos malignos — são o preço que pagamos, por assim dizer, pelos poucos dos quais depende o futuro e que são benéficos.

Na verdade, se pouco é bom, muito nem sempre é melhor. As mutações mais malignas, oriundas de qualquer causa, representam um efeito debilitador de dada espécie, pois resultam em certo número de indivíduos anormais. Esta é a “carga genética” para aquela espécie (termo introduzido por H. J. Muller). Ainda há, porém, uma boa porcentagem de indivíduos sem mutações muito maléficas, e outros que possuem mutação benéfica. Estes conseguem sobreviver e prevalecer sobre os anormais de modo que, no geral, a espécie sobreviva e progrida apesar de sua carga genética.

Mas e se a carga genética crescer em função do aumento do grau de mutação? Isso significaria um maior número de indivíduos anormais e menor número de indivíduos normais ou acima da média. Sob tais condições, pode ser que o número de indivíduos normais e acima da média não seja o suficiente para o crescimento da espécie, em face dos anormais. Resumindo, ao contrário do que se pensa, o aumento da carga genética não vai acelerar a evolução, mas sim enfraquecer a espécie e levá-la à extinção. Uma pequena carga genética pode ser útil: a grande é letal.

Mas o que causa um aumento no grau de mutação? Os fatores aleatórios continuam sendo aleatórios, e a maioria dos fatores mutagênicos — luz solar, substâncias químicas, radioatividade — têm permanecido constantes em sua influência. Mas que dizer dos raios cósmicos? E se por algum motivo a intensidade de raios cósmicos que atinge a Terra aumentasse? Isso debilitaria as espécies a ponto de causar a morte em massa por causa de cargas genéticas pesadas demais para se suportar?

Mesmo se concordássemos em que as mortes em massa na história terrestre deveram-se ao recuo marítimo, será que um aumento repentino na intensidade dos raios cósmicos também causaria a morte em massa? Talvez, mas o que causaria o aumento na intensidade dos raios cósmicos?

Uma causa possível é o aumento na incidência de supernovas, as principais fontes de raios cósmicos. Isso não é muito provável. Dentre as centenas de bilhões de estrelas de nossa galáxia, o número total de supernovas tende a se manter a cada ano, a cada século. Será que a distribuição das supernovas muda? Será que às vezes um número enorme delas se encontra numa extremidade da galáxia e, em outras, mais próximas de nós?

Na verdade, isso não alteraria a intensidade dos raios cósmicos da forma como imaginamos. Como as partículas de raios cósmicos seguem trajetórias curvas, graças ao número de grandes campos magnéticos na galáxia, elas tendem a se espalhar por igual por toda a galáxia, independentemente de seus pontos de origem.

Grande número de novas partículas de raios cósmicos está sempre sendo formado pelas supernovas e, em menor escala, a partir de estrelas gigantes comuns, e essas partículas se aceleram e se tornam mais energéticas.

Se aceleradas suficientemente, elas podem abandonar a galáxia; ademais, muitas atingem as diversas estrelas e outros objetos da galáxia. Talvez passados 15 bilhões de anos desde o começo da existência da galáxia, um equilíbrio tenha sido atingido com números equivalentes de partículas desaparecidas e partículas formadas. Por esse motivo, podemos afirmar que a intensidade de raios cósmicos nas redondezas da Terra permanecerá mais ou menos constante através dos tempos.

Entretanto, há uma possível exceção para esse estado de coisas. Se uma supernova explodisse nas vizinhanças da Terra, estaríamos em apuros.

Já discuti a existência de supernovas próximas daqui, e apontei para o fato de que era pequena a probabilidade de sermos perturbados por elas num futuro previsível. Mesmo assim, só discuti o calor e a luz que receberíamos desses objetos. Que dizer dos raios cósmicos que receberíamos? Observemos que, a curta distância, os campos magnéticos pouco fariam para desviá-los e espalhá-los.

Em 1968, os cientistas americanos K. D. Terry e W. H. Tucker afirmaram que uma supernova de grandes dimensões emitiria raios cósmicos com intensidade 1 trilhão de vezes maior que a do Sol, e que isso ocorreria num prazo de uma semana. Se essa supernova estivesse a 16 anos-luz de distância, a energia dos raios cósmicos oriunda de tão longe seria equivalente à radiação total do Sol no mesmo espaço de tempo, o que bastaria para nos causar (e à maioria das formas de vida) o mal de radiação que nos mataria. O calor adicional emitido pela supernova e a onda de calor resultante seriam problemas irrelevantes nesse caso.

Logicamente, nenhuma estrela tão próxima de nós pode explodir em supernova, e nunca houve fato tão cruel no passado, pelo que se sabe, nem haverá no futuro previsível. No entanto, mesmo uma supernova mais distante causaria danos irreparáveis.

No momento, a intensidade dos raios cósmicos que atingem o topo da atmosfera terrestre chega a 0,03 rad por ano; ora, requer-se 15 rads (quinhentas vezes mais) para que danos sejam causados. Ainda assim, a julgar pela freqüência das supernovas e suas posições fortuitas e tamanhos, Terry e Tucker calculam que a Terra poderia receber uma dose concentrada de 200 rads, devido a explosões de supernovas a cada 10 milhões de anos, em média, e doses maiores em intervalos mais longos. Nos 600 milhões de anos que se passaram desde o primeiro registro fóssil, há a possibilidade de que tenhamos sido atingidos por 25 000 rads. Isso seguramente causaria problemas — mas há mecanismos naturais que reduzem a intensidade do bombardeamento de raios cósmicos.

Por exemplo, acabo de afirmar que a intensidade de raios cósmicos atinge certo nível no topo da atmosfera terrestre. Isso foi dito de propósito, pois a atmosfera não é totalmente transparente para raios cósmicos.