Em uma sala de concertos cavernosa, diante de um público ávido de milhares de pessoas, Masatoshi Nei está passando por uma falha técnica.

O biólogo acaba de receber o prestigioso Prêmio Kyoto de Ciências Básicas do Japão, homenageando sua inovadora exploração da evolução em nível molecular. Os olhos e ouvidos da mídia internacional, diplomatas e dignitários, incluindo a Princesa Takamado, do Japão, são treinados no discurso de aceitação de 82 anos. Em uma enorme tela acima dele, um slide show avança e se retira aleatoriamente enquanto Nei tenta apresentar técnicas que revolucionaram seu campo – e teorias que desafiam algumas de suas idéias mais profundamente enraizadas.

“So sorry”, Nei conta ao seu público com um risinho cativante. “Estou sempre buscando a teoria, não a prática”

A prática tem sido, no entanto, uma força orientadora ao longo da carreira de Nei, desde sua pesquisa agrícola inicial até sua busca de décadas para afastar a biologia evolucionária das observações subjetivas de campo e transformá-la em uma análise objetiva, baseada em matemática, em nível molecular. Em 1972, ele concebeu uma fórmula agora amplamente utilizada, a distância genética padrão de Nei, que compara genes-chave de diferentes populações para estimar quanto tempo atrás os grupos divergiram. No início dos anos 90, Nei foi um co-desenvolvedor de software livre que cria árvores evolutivas com base em dados genéticos. Duas décadas depois, a Análise Genética Evolutiva Molecular, ou MEGA, continua a ser um dos programas informáticos mais utilizados e citados em biologia.

Masatoshi Nei expande a sua teoria do busto evolutivo no seu livro Mutação-Driven Evolution de 2013. (Crédito: Michael Ray)

Mas é a sua teoria do busto da seleção natural, que Nei desenvolveu nos anos 80 e expandiu no livro Mutation-Driven Evolution de 2013, que o pesquisador quer ver abraçado, citado e ensinado nas escolas.

Poucos dias após a sua apresentação, Nei, diretor do Instituto de Genética Evolutiva Molecular da Universidade Estadual da Pensilvânia, falou com Discover sobre onde ele acredita que Darwin deu errado.

Descobrir: Começou a sua carreira académica no Japão nos anos 50, como professor assistente de ciências agrícolas. Como você, sem trocadilho, evoluiu para um biólogo molecular assumindo Darwin?

Masatoshi Nei: Eu queria tornar a genética da população útil e prática, então entrei no cultivo de plantas. Mas eu comecei a perguntar, por que a evolução fenotópica acontece? Eu estava interessado nela em um nível genético. Charles Darwin disse que a evolução ocorre por seleção natural na presença de variação contínua, mas ele nunca provou a ocorrência de seleção natural na natureza. Ele argumentou isso, mas não apresentou fortes evidências.

Mas entre as pessoas que trabalham com a evolução, a maioria ainda acredita que a seleção natural é a força motriz.

Se você diz que a evolução ocorre pela seleção natural, ela parece científica em comparação com dizer que Deus criou tudo. Agora eles dizem que a seleção natural criou tudo, mas não explicam como. Se é ciência, você tem que explicar cada passo. É por isso que eu estava infeliz. Apenas uma substituição de Deus pela selecção natural não muda muito. Você tem que explicar como.

Nei faz um caso para a evolução impulsionada por mutações na cerimônia de premiação do Prêmio Kyoto de 2013. (Crédito: A Fundação Inamori)

Q: OK, então, explique como.

A: Cada parte do nosso corpo é controlada por moléculas, então você tem que explicar em nível molecular. Esse é o verdadeiro mecanismo da evolução, como as moléculas mudam. Elas mudam através da mutação. Mutação significa uma mudança no DNA através, por exemplo, de substituição ou inserção . Primeiro você tem que ter a mudança, e depois a seleção natural pode operar ou não. Eu digo que a mutação é a mais importante, a força motriz da evolução. A seleção natural ocorre às vezes, é claro, porque alguns tipos de variações são melhores que outros, mas a mutação criou os diferentes tipos. A seleção natural é secundária.

Q: Alguém de fora olhando para o debate pode dizer que você e outros pesquisadores estão dividindo os cabelos, que tanto a mutação quanto a seleção natural impulsionam a evolução. Como você responde?

A: Eu não estudo o personagem ou a função; eu estudo o gene que o controla. Minha posição é mutação cria variação, então a seleção natural pode ou não funcionar, pode ou não escolher a boa variação e eliminar a má, mas a seleção natural não é a força motriz.

No neo-darwinismo, a evolução é um processo de aumento da aptidão . Na teoria evolucionária orientada por mutações, a evolução é um processo de aumentar ou diminuir a complexidade de um organismo. Nós tendemos a acreditar que a seleção natural seleciona um tipo. Mas há muitos tipos, e ainda assim eles estão bem. Eles podem sobreviver, sem problemas.

Por exemplo, se os olhos azuis são melhores por alguma razão na Escandinávia, essa mutação tem uma vantagem selecionada, e então é claro que essa vantagem ocorrerá mais nessa população. Mas primeiro você tem que ter a mutação. E a seleção natural em si não é tão clara. Em certos casos é, mas nem sempre. A frequência genética dos olhos azuis também pode ter aumentado por acaso, em vez da selecção natural. A cor dos olhos azuis pode ser tão boa quanto a verde. Ambos podem ver.

Q: Em 1968, seu amigo e mentor Motoo Kimura propôs a teoria neutra da evolução molecular, argumentando que a maioria das mutações que ocorrem não tem conseqüências vantajosas nem deletérias para um organismo. Como você levou a teoria neutra um passo à frente com a teoria evolucionária orientada por mutações?

A: Kimura acreditava que a morfologia evoluía através da seleção natural. Ele aplicou a teoria neutra apenas a um nível molecular. Eu digo que ela também pode determinar características morfológicas porque o DNA determina tudo, mas para provar isso não tem sido tão fácil. Quarenta ou 50 anos depois, eu ainda estou tentando provar isso.

Q: Uma das suas contribuições mais significativas para o campo é a distância genética padrão da Nei, uma fórmula que determina quando diferentes populações divergiram com base na análise matemática dos seus genomas. Mas esta fórmula assume que a taxa de mudança genética é constante. Você acha que a atividade humana – da sobrepesca à queima de combustíveis fósseis à iluminação de nossas cidades e rodovias com luz artificial – poderia estar acelerando a taxa de mutação?

A: Eu acho que há um elemento mutagênico na atividade humana, mas é difícil reunir provas. Ocorreu apenas, digamos, nos últimos 10.000 anos, e não sei se isso está mudando a taxa de mutação. Você pode identificar quantas mutações diferentes ocorreram, mas nem sempre como.

Q: Você tem falado sobre a evolução impulsionada por mutações por mais de três décadas. Por que você acha que a maioria dos biólogos evolucionistas permanecem no campo de seleção natural?

A: Eu expressei esta visão simples primeiro em 1975 no meu livro Molecular Population Genetics and Evolution, e em 1987 em um capítulo de outro livro, mas ninguém mudou sua visão ou os livros didáticos. Claro que, naquela época, a biologia molecular ainda não havia se desenvolvido muito, e a biologia evolutiva tradicional só considerava a morfologia, não como a variação ocorria.

algumas aves, por exemplo, têm uma variante da hemoglobina que lhes permite sobrevoar os Himalaias, em altitudes muito elevadas. Alguns jacarés têm uma variante diferente da hemoglobina que lhes permite permanecer submersos por muito tempo. Isto já é conhecido há algum tempo e todos sentiram, bem, que existe variação nas populações, mas a condição necessária deve ser apenas a seleção natural.

O método de junção vizinha permite aos cientistas calcular quando diferentes espécies, ou variações dentro de uma espécie, divergiram ao analisar diferenças a nível molecular. Com base em um estudo de 2002, esta ilustração mapeia as relações entre 18 populações humanas, usando o método de união por vizinhança para criar uma árvore evolutiva construída a partir de dados genéticos. (Crédito: Alison Mackey/Discover after Jason Spatola/Wikimedia Commons)

Q: Em 1987, você foi co-autor de um artigo com Naruya Saitou descrevendo o método de união de vizinhos, um novo algoritmo para criar árvores evolutivas trabalhando para trás com base em diferenças genéticas chave entre espécies relacionadas, sendo a idéia que quanto mais recentemente uma espécie divergir de outra, mais semelhante será o seu DNA. Já foi citado mais de 34.000 vezes ao longo dos anos e se tornou uma pedra angular da pesquisa em biologia evolutiva molecular. Por que você acha que foi tão influente?

A: É simples. Eu tinha desenvolvido a teoria da distância genética porque eu queria fazer uma árvore filogenética, e a distância pode ser usada para fazer árvores. Mas eu também estava interessado em estatísticas. Então eu combinei os dois métodos. Para testá-la, primeiro fizemos simulações por computador: Gerámos uma sequência de ADN para uma árvore evolucionária onde já sabíamos onde a árvore se ramificava. Depois utilizamos a estatística, o método de união de vizinhos, para reconstruir a árvore e testar se ela se assemelhava à árvore filogenética real. E foi assim que soubemos que este método deu uma boa idéia de como as espécies evoluíram e divergiram.

No início, outros biólogos eram fanáticos em se ater a métodos anteriores de cálculo das relações entre as espécies. Houve muitas brigas estúpidas nos anos 80, mas eu insisti para que funcionasse. No caso de, digamos, usar 100 sequências genéticas, podemos fazer uma árvore vizinha em poucos segundos. Com o método normal, levaria meses. E depois de trabalhar por meses, o resultado foi quase sempre o mesmo do método de união por vizinhança.

Q: Você afirmou em várias ocasiões que está pronto para muitas críticas ao seu livro mais recente, “Evolução Guiada pela Mutação de 2013”. Porquê?

A: Eu apresentei tais pontos de vista no meu livro Molecular Evolutionary Genetics de 1987, mas as pessoas não prestaram atenção. Os livros didáticos sobre evolução não mudaram: Eles ainda dizem que a seleção natural causa evolução. Os meus pontos de vista foram totalmente ignorados. Nesse livro, discuti muitas técnicas estatísticas, e só no último capítulo discuti o problema de a seleção natural não estar comprovada. O capítulo não convenceu muita gente, penso eu, porque eles já tinham uma noção preconcebida de que a seleção natural deve ser a força motriz porque Darwin disse isso. Darwin é um deus em evolução, por isso não se pode criticar Darwin. Se o fizer, você é marcado como arrogante.

Mas sempre que uma teoria científica é tratada como um dogma, você tem que questioná-la. O dogma da seleção natural já existe há muito tempo. A maioria das pessoas não o questionou. A maioria dos livros de texto ainda afirma que assim é. A maioria dos estudantes são educados com estes livros.

Você tem que questionar o dogma. Use o bom senso. Você tem que pensar por si mesmo, sem preconceitos. É isso que é importante na ciência.

Este artigo apareceu originalmente no papel como “Somos Todos Mutantes”