quarta-feira, março 07, 2007
O que as proteínas nos dizem.
Agradeço mais uma vez ao Jónatas Machado, desta feita pela referência ao artigo criacionista «Did God create life? Ask a protein». Interessa-me porque trabalho em modelação de interacção e estrutura de proteínas, e não pelo artigo em si, que sofre de defeitos comuns da literatura "cientifica" criacionista. Rebate hipóteses há muito descartadas pela comunidade científica e usa uma analogia enganosa: a IBM montou um supercomputador para prever como uma proteína se forma, e o cálculo pode demorar um ano, mas a célula faz uma proteína em menos de um segundo.
E daí? Eu dou um salto no ar em menos de um segundo, mas se me pedirem para calcular os parâmetros de um modelo matemático que descreve a trajectória de todos os meus ossos, a força em todos os músculos, a aceleração, a pressão nas articulações e assim, nem um ano me chega. E eu sou mais esperto que uma célula - essa nem se safa com o 2+2. Mas em vez de dissecar o artigo vou vos contar o que as proteínas respondem à pergunta dos criacionistas. Vou começar do início.
Uma proteína é uma molécula com milhares de átomos, produzida ligando moléculas mais pequenas (aminoácidos) numa sequência determinada pelo gene. Conforme a «lombriga» vai crescendo, vai se enrolando numa forma complexa que depende da interacção dos diferentes aminoácidos na sequência. Vou ilustrar com a mioglobina, uma proteína com 153 aminoácidos que armazena Oxigénio nos músculos dos animais. A figura 1 mostra a estrutura da mioglobina de humano, foca, e tartaruga.
Figura 1 (clique para ver maior)
A laranja marquei os aminoácidos que são diferentes da mioglobina humana. A foca tem 25 e a tartaruga tem 48 aminoácidos diferentes da nossa mioglobina. No entanto têm todas a mesma estrutura. Isto é surpreendente porque sabemos, por experiência, que a estrutura é muito sensível aos aminoácidos na sequência. Se mudamos um aminoácido muitas vezes a estrutura é preservada. Mas se mudarmos mesmo que uma meia dúzia o mais certo é estragar tudo. 48 aminoácidos é um terço da mioglobina - é surpreendente que um designer inteligente mude um aminoácido em cada três quando quer que a proteína fique exactamente na mesma.
Do design inteligente de sistemas complexos, como máquinas ou seres vivos, esperamos uniformização de partes. Se comprarem móveis no IKEA vêem que há alguns tipos de ferragens e cavilhas que servem para todo o mobiliário. A primeira coisa que as proteínas nos dizem é que, se a vida foi criada com alguma inteligência, foi por vários criadores, provavelmente em comité.
Mas nem isso. Mesmo num design por comité, o criacionismo prevê que a foca fique algures entre nós e a tartaruga. Pelas diferenças, 25 para a foca e 48 para a tartaruga, a foca devia ficar sensivelmente a meio. Mas a figura 2 mostra que não conseguimos encaixar a foca assim. É que entre a mioglobina da foca e da tartaruga há também 48 diferenças.
Figura 2
Para um criador omnipotente tudo é possível. Podia ter feito as coisas exactamente assim. Mas podia ter feito de outra maneira, e por isso como explicação não serve. Não há nada no design inteligente que nos leve a concluir que é assim que as proteínas deviam ser. Antes pelo contrário; esperávamos que fosse de outra maneira.
Felizmente, temos uma teoria muito melhor. Há muitas gerações havia uma população de organismos com uma mioglobina. Quase todos nasciam com a mioglobina igual à dos pais, mas de vez em quando, por um erro acidental, um nascia com um aminoácido diferente. Se essa mutação afectava a estrutura da mioglobina provavelmente o desgraçado morria logo, porque a mioglobina já funcionava bem e não havia muito que se pudesse mudar. Mas se a mutação não afectasse nada o organismo vivia, reproduzia-se, e passava a sequência diferente aos seus descendentes.
Partes desta população foram se isolando, mudando independentemente, e dando origem a novas espécies. Ao longo do tempo foram-se acumulando as tais mutações neutras, que não mudavam a estrutura da mioglobina. E como eram aleatórias eram diferentes em linhagens diferentes. Hoje em dia temos uma árvore de família como a da figura 3.
Figura 3
Nós e a foca partilhamos um antepassado mais recente, por isso somos mais parecidos, mas a tartaruga está equidistante de ambos, partilhando connosco e com a foca um antepassado mais antigo. Os humanos e as focas são primos mais próximos, e a tartaruga um primo afastado dos dois.
Isto é válido para a milhares de proteínas e milhares de espécies. Estas árvores de família aparecem todas as vezes que olhamos para as proteínas de espécies diferentes, e são coerentes entre si. Quando perguntamos às proteínas se foi um deus que criou a vida, a resposta é clara: «Não, que disparate.»
Detalhes técnicos:
As estruturas estão disponíveis no Protein Data Bank. Usei a 2MM1 para a mioglobina humana, 1MBS para a de foca, e 1LHS para a de tartaruga. A estrutura da mioglobina humana é um mutante, com a Cisteína 110 substituida por Alanina, mas contei com isso para as diferenças (se não dava 24 em vez de 25 comparando com a foca, o que também não era muito importante). Para os bonecos e as contagens usei o meu software favorito de modelação molecular: Chemera, acrescentando umas linhas de código para facilitar mudar as cores dos aminoácidos diferentes sem ter que os seleccionar um a um. As fotos foram tiradas da net, e não encontrei uma decente de tartaruga marinha, por isso foi mesmo esta da sua prima direita.
--------------------------------[Ludwig Krippahl]
E daí? Eu dou um salto no ar em menos de um segundo, mas se me pedirem para calcular os parâmetros de um modelo matemático que descreve a trajectória de todos os meus ossos, a força em todos os músculos, a aceleração, a pressão nas articulações e assim, nem um ano me chega. E eu sou mais esperto que uma célula - essa nem se safa com o 2+2. Mas em vez de dissecar o artigo vou vos contar o que as proteínas respondem à pergunta dos criacionistas. Vou começar do início.
Uma proteína é uma molécula com milhares de átomos, produzida ligando moléculas mais pequenas (aminoácidos) numa sequência determinada pelo gene. Conforme a «lombriga» vai crescendo, vai se enrolando numa forma complexa que depende da interacção dos diferentes aminoácidos na sequência. Vou ilustrar com a mioglobina, uma proteína com 153 aminoácidos que armazena Oxigénio nos músculos dos animais. A figura 1 mostra a estrutura da mioglobina de humano, foca, e tartaruga.
Figura 1 (clique para ver maior)
A laranja marquei os aminoácidos que são diferentes da mioglobina humana. A foca tem 25 e a tartaruga tem 48 aminoácidos diferentes da nossa mioglobina. No entanto têm todas a mesma estrutura. Isto é surpreendente porque sabemos, por experiência, que a estrutura é muito sensível aos aminoácidos na sequência. Se mudamos um aminoácido muitas vezes a estrutura é preservada. Mas se mudarmos mesmo que uma meia dúzia o mais certo é estragar tudo. 48 aminoácidos é um terço da mioglobina - é surpreendente que um designer inteligente mude um aminoácido em cada três quando quer que a proteína fique exactamente na mesma.
Do design inteligente de sistemas complexos, como máquinas ou seres vivos, esperamos uniformização de partes. Se comprarem móveis no IKEA vêem que há alguns tipos de ferragens e cavilhas que servem para todo o mobiliário. A primeira coisa que as proteínas nos dizem é que, se a vida foi criada com alguma inteligência, foi por vários criadores, provavelmente em comité.
Mas nem isso. Mesmo num design por comité, o criacionismo prevê que a foca fique algures entre nós e a tartaruga. Pelas diferenças, 25 para a foca e 48 para a tartaruga, a foca devia ficar sensivelmente a meio. Mas a figura 2 mostra que não conseguimos encaixar a foca assim. É que entre a mioglobina da foca e da tartaruga há também 48 diferenças.
Figura 2
Para um criador omnipotente tudo é possível. Podia ter feito as coisas exactamente assim. Mas podia ter feito de outra maneira, e por isso como explicação não serve. Não há nada no design inteligente que nos leve a concluir que é assim que as proteínas deviam ser. Antes pelo contrário; esperávamos que fosse de outra maneira.
Felizmente, temos uma teoria muito melhor. Há muitas gerações havia uma população de organismos com uma mioglobina. Quase todos nasciam com a mioglobina igual à dos pais, mas de vez em quando, por um erro acidental, um nascia com um aminoácido diferente. Se essa mutação afectava a estrutura da mioglobina provavelmente o desgraçado morria logo, porque a mioglobina já funcionava bem e não havia muito que se pudesse mudar. Mas se a mutação não afectasse nada o organismo vivia, reproduzia-se, e passava a sequência diferente aos seus descendentes.
Partes desta população foram se isolando, mudando independentemente, e dando origem a novas espécies. Ao longo do tempo foram-se acumulando as tais mutações neutras, que não mudavam a estrutura da mioglobina. E como eram aleatórias eram diferentes em linhagens diferentes. Hoje em dia temos uma árvore de família como a da figura 3.
Figura 3
Nós e a foca partilhamos um antepassado mais recente, por isso somos mais parecidos, mas a tartaruga está equidistante de ambos, partilhando connosco e com a foca um antepassado mais antigo. Os humanos e as focas são primos mais próximos, e a tartaruga um primo afastado dos dois.
Isto é válido para a milhares de proteínas e milhares de espécies. Estas árvores de família aparecem todas as vezes que olhamos para as proteínas de espécies diferentes, e são coerentes entre si. Quando perguntamos às proteínas se foi um deus que criou a vida, a resposta é clara: «Não, que disparate.»
Detalhes técnicos:
As estruturas estão disponíveis no Protein Data Bank. Usei a 2MM1 para a mioglobina humana, 1MBS para a de foca, e 1LHS para a de tartaruga. A estrutura da mioglobina humana é um mutante, com a Cisteína 110 substituida por Alanina, mas contei com isso para as diferenças (se não dava 24 em vez de 25 comparando com a foca, o que também não era muito importante). Para os bonecos e as contagens usei o meu software favorito de modelação molecular: Chemera, acrescentando umas linhas de código para facilitar mudar as cores dos aminoácidos diferentes sem ter que os seleccionar um a um. As fotos foram tiradas da net, e não encontrei uma decente de tartaruga marinha, por isso foi mesmo esta da sua prima direita.
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