Além da evolução: a origem das espécies por design

Além da evolução: a origem das espécies por design


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O debate sobre se a biodiversidade e a complexidade da vida podem ser totalmente explicadas por mecanismos evolutivos não guiados ou se o envolvimento de um agente inteligente é necessário é uma discussão filosófica e científica fundamental e de longa data. Esta dicotomia reflete um conflito mais amplo entre o naturalismo e o teísmo, duas visões de mundo contrastantes que moldam a nossa compreensão da origem e do desenvolvimento da vida. O naturalismo é a perspectiva filosófica que afirma que todos os fenômenos, incluindo a diversidade da vida, podem ser explicados por processos naturais que operam de acordo com leis físicas. No contexto da biologia, o naturalismo sustenta que a evolução através de mecanismos como a seleção natural, a variação genética e as pressões ambientais podem explicar a complexidade e a diversidade dos organismos vivos. Os defensores do naturalismo argumentam que nenhuma intervenção sobrenatural ou divina é necessária para explicar o mundo natural. O teísmo, por outro lado, postula que a existência e as características do mundo natural são melhor explicadas pela presença de um criador ou ser divino inteligente e proposital. Nesta visão, a complexidade da vida, o desenho intrincado dos organismos e o surgimento da biodiversidade são vistos como indicativos de um desenho intencional e não apenas como o resultado de processos naturais não guiados. A disputa entre o naturalismo e o teísmo centra-se na interpretação das evidências e nas suposições subjacentes sobre a natureza da realidade. postula que a existência e as características do mundo natural são melhor explicadas pela presença de um criador ou ser divino inteligente e proposital. Nesta visão, a complexidade da vida, o desenho intrincado dos organismos e o surgimento da biodiversidade são vistos como indicativos de um desenho intencional e não apenas como o resultado de processos naturais não guiados. A disputa entre o naturalismo e o teísmo centra-se na interpretação das evidências e nas suposições subjacentes sobre a natureza da realidade. postula que a existência e as características do mundo natural são melhor explicadas pela presença de um criador ou ser divino inteligente e proposital. Nesta visão, a complexidade da vida, o desenho intrincado dos organismos e o surgimento da biodiversidade são vistos como indicativos de um desenho intencional e não apenas como o resultado de processos naturais não guiados. A disputa entre o naturalismo e o teísmo centra-se na interpretação das evidências e nas suposições subjacentes sobre a natureza da realidade.

Complexidade Biológica e Informação: Um Caso para Design Inteligente

Em 1973, o biólogo evolucionista Theodosius Dobzhansky declarou a famosa frase: “Nada na biologia faz sentido exceto à luz da evolução”. Esta citação foi escrita há meio século. Muito mudou desde entao. A investigação científica deu grandes avanços e revelou, mais do que nunca, quão complexa é a vida. Isto levou muitos à conclusão de que a intrincada complexidade e diversidade encontradas nos organismos biológicos e na sua arquitetura são melhor explicadas através das lentes do design inteligente, em vez de processos evolutivos não guiados. A notável complexidade e diversidade dos organismos, bem como o surgimento de novidades anatômicas e da biodiversidade, são impulsionados por códigos informativos complexos codificados em sistemas genéticos e epigenéticos que operam juntos de maneira interdependente. Esses códigos envolvem pelo menos 33 variações de códigos genéticos e mais de 230 códigos epigenéticos de fabricação, sinalização e regulação como os principais contribuintes para a formação da forma, arquitetura e biodiversidade do organismo. Esta complexidade informacional não é simplesmente resultado de processos físicos, mas emerge de uma linguagem semiótica digital. Esta linguagem abrange sintaxe, semântica e pragmática, e é o meio através do qual os resultados funcionais são alcançados. Cada proteína, via metabólica, organela ou estrutura biomecânica é enquadrada como funcionando com base nesses códigos semióticos variados, implicando um arranjo intencional e proposital. A informação não é uma entidade física, mas conceitual. A geração de códigos semióticos requer intencionalidade e previsão, que faltam aos processos físicos. Os processos físicos podem criar código semiótico é o mesmo que sugerir que um arco-íris pode escrever poesia ou um projeto. Observou-se apenas que a informação se origina de uma mente com objetivos, intenções e previsão criativa.



A criação de um bolo ou de uma máquina complexa exige um conjunto claro de instruções que orientam a montagem das matérias-primas em uma estrutura funcional e organizada. Esses exemplos podem nos ajudar a compreender o conceito de complexidade informacional e como ela se relaciona com a origem da vida e dos organismos biológicos. Para fazer um bolo, a receita deve conter detalhes precisos: os tipos e quantidades dos ingredientes, a ordem de mistura, a temperatura e o tempo de cozimento e até a forma de decoração. Todas essas instruções se combinam para criar um produto final com características específicas como sabor, textura e aparência. A receita serve como um modelo que transforma ingredientes básicos em uma sobremesa coerente e bem definida. Da mesma forma, construir uma máquina envolve um projeto detalhado que descreve a disposição dos componentes, suas conexões, e como eles interagem. O projeto fornece um guia passo a passo para montar a máquina de forma a garantir que ela funcione conforme planejado. Sem esta informação instrucional, as peças da máquina permaneceriam díspares e não teriam a coerência necessária para uma operação adequada. Fazendo um paralelo, o mecanismo da vida dentro de uma célula e a própria célula podem ser vistos como semelhantes a uma máquina complexa e seus componentes. O genoma – o modelo genético de um organismo – contém as instruções necessárias para montar e operar a intrincada maquinaria celular. Assim como uma receita orienta a criação de um bolo e um projeto orienta a montagem de uma máquina, o código genético codifica as informações necessárias para construir proteínas, regular processos e coordenar as atividades de uma célula viva. A analogia sustenta que a origem da vida e a complexidade biológica requerem um projeto ou receita inicial. A intrincada interação de processos moleculares, vias metabólicas e funções celulares depende de informações precisas e específicas armazenadas através do código genético. Esta informação dirige a síntese de proteínas, o controle da expressão genética e a orquestração das atividades celulares. Assim como uma receita ou projeto origina-se de uma mente com inteligência e visão, a intrincada coreografia molecular dentro das células e o design da própria célula apontam para uma origem inteligente que concebeu e orientou o desenvolvimento da complexidade informacional da vida. Alguns objetaram que as células são auto-replicantes, enquanto as fábricas feitas pelo homem não o são. O Construtor Universal de John von Neumann é um exemplo de máquina auto-replicante feita pelo homem. O facto de a vida se basear na auto-replicação é uma marca significativa de complexidade que não é facilmente alcançada através de processos pouco inteligentes. A autorreplicação não é apenas um feito avançado, mas também requer coordenação precisa de vários processos e componentes. 593 proteínas estão envolvidas na replicação do DNA humano e cada uma tem papéis essenciais na manutenção da fidelidade da informação genética durante a replicação. A comparação dos processos celulares com fábricas e linhas de produção destaca as complexidades das vias bioquímicas. A natureza altamente organizada e eficiente destes processos implica a exigência de um elevado nível de inteligência e intencionalidade, tal como a organização numa fábrica feita pelo homem. Este livro demonstrará que tudo em biologia pode ser compreendido independentemente da evolução. Compreender a biologia é alcançável através das lentes do design inteligente.

Dar sentido à vasta diversidade da vida é ainda hoje um dos maiores, senão o maior desafio intelectual, juntamente com a Origem da Vida. A questão de saber se a evolução é verdadeira é mais do que uma questão científica. É uma batalha que vai além da ciência. É uma guerra cultural entre naturalismo/ateísmo forte e criacionismo/Design Inteligente. Se a interpretação literal do relato de Gênesis na Bíblia for verdadeira, então a Teoria da Evolução de Darwin é falsa e vice-versa.

Frank Zindler, presidente dos ateus americanos, em 1996:
A coisa mais devastadora que a biologia fez ao Cristianismo foi a descoberta da evolução biológica. Agora que sabemos que Adão e Eva nunca foram pessoas reais, o mito central do Cristianismo está destruído. Se nunca houve Adão e Eva, nunca houve pecado original. Se nunca houve um pecado original, não há necessidade de salvação. Se não há necessidade de salvação, não há necessidade de um Salvador. E afirmo que isso coloca Jesus, histórico ou não, nas fileiras dos desempregados. Acho que a evolução é absolutamente a sentença de morte do Cristianismo. Os protestantes conservadores da década de 1920 também se viram no meio de uma grande guerra cultural, com a Bíblia (representada aqui como o Rochedo de Gibraltar) sob ataque feroz de “navios de guerra da incredulidade”.




Deixando a Bíblia de lado, a disputa não é sobre religião versus ciência, mas entre inferências adequadas ao caso, baseadas em evidências científicas, e conclusões injustificadas. O grandeA questão é: a origem da biodiversidade, a hipótese de Darwin da ancestralidade comum universal e da árvore da vida é apoiada pelas evidências desvendadas pelos fatos científicos, como defendem o establishment científico e o consenso entre os profissionais da área, chamando de Teoria de Darwin, e as versões recentemente modificadas dele, um fato científico indiscutível, ou os dados levam a outra direção? Também podemos fazer uma pergunta mais profunda e dissecar a questão até à questão central: Qual dos dois tem mais poder criativo: Design ou não design? Inteligência ou não-inteligência? Agência ou não agência? Criação consciente ou processos naturais não direcionados e não inteligentes? Alegar:



Herbert Spencer: Aqueles que rejeitam arrogantemente a Teoria da Evolução por não ser adequadamente apoiada por factos, parecem esquecer que a sua própria teoria não é apoiada por quaisquer factos. Tal como a maioria dos homens que nascem com uma determinada crença, exigem a prova mais rigorosa de qualquer crença adversa, mas assumem que a sua própria não precisa de nenhuma.

Richard Dawkins: “É absolutamente seguro dizer que, se você encontrar alguém que afirma não acreditar na evolução, essa pessoa é ignorante, estúpida ou insana (ou perversa, mas prefiro não considerar isso).” 1

John Joe McFadden (2008): Muito simplesmente, Darwin e Wallace destruíram as evidências mais fortes deixadas no século XIX para a existência de uma divindade. Desde então, os biólogos têm usado a teoria de Darwin para dar sentido ao mundo natural. Ao contrário dos argumentos dos criacionistas, a evolução não é mais apenas uma teoria. É tão fato quanto a gravidade ou a erosão. 2

Resposta: Opiniões como a de Richard Dawkins contribuíram para estigmatizar a proposição do design inteligente como pseudociência, ou como totalmente não científica. Mas isso é justificado? Muitos livros foram publicados sobre o assunto e frequentemente são escritos artigos defendendo pontos de vista e posições. Aqueles que defendem a ideia recorrem frequentemente ao facto de a maioria dos biólogos estar do seu lado e argumentam que, porque existe um consenso generalizado, isso deve ser verdade. 

Uma pesquisa de 2019 com biólogos americanos descobriu que 98% deles concordaram que “a evolução por seleção natural é a melhor explicação para a diversidade da vida na Terra”. Esta pesquisa foi conduzida pelo Pew Research Center, um grupo de fatos apartidário que realiza pesquisas de opinião pública. Inquéritos semelhantes foram realizados noutros países e os resultados têm sido consistentes. Por exemplo, uma pesquisa de 2018 com biólogos britânicos descobriu que 97% deles concordaram que “a evolução por seleção natural é a melhor explicação para a diversidade da vida na Terra”. Estas pesquisas sugerem que a grande maioria dos biólogos em todo o mundo aceita a teoria da evolução de Darwin como a melhor explicação para a biodiversidade. Embora possa haver uma pequena minoria de biólogos que não aceita esta teoria, eles são uma minoria muito pequena.

Navegar contra um vento desfavorável é, sem dúvida, uma tarefa desafiadora e que consome muita energia. No entanto, a busca da verdade continua a ser a força orientadora, empurrando-nos a enfrentar estas águas turbulentas. No mundo de hoje, muitos indivíduos podem perder a fé num criador devido à falta de educação adequada para avaliar criticamente as evidências científicas. Em vez disso, são influenciados por aqueles que defendem a evolução, alegando possuir provas do seu lado. Em total contraste, dediquei anos a investigar profundamente este assunto, permitindo que a evidência fosse a minha bússola sem ceder à tentação de me tornar apenas mais um livro anti-evolução a acumular pó nas prateleiras. Meu objetivo é apresentar uma perspectiva bem pesquisada que questione a narrativa predominante da evolução. Embora alguns possam me ver como um fanático solitário, aderindo cegamente às crenças religiosas e desconsiderando os avanços científicos contemporâneos e o consenso entre os biólogos profissionais, não estou sozinho. Minhas descobertas estão alinhadas com as de estimados investigadores da área. Esses cientistas, comprometidos com o naturalismo filosófico, não podem chegar a conclusões simplistas como "... e, portanto, Deus!!" já que essa proposição está além do domínio da investigação científica. No entanto, reconhecem abertamente as limitações e os problemas da visão evolucionista tradicional. Honestidade e integridade ressaltam minha abordagem ao longo desta jornada. As minhas descobertas, reflectindo as de investigadores respeitados, baseiam-se em bases factuais sólidas. Embora alguns autores possam recorrer a argumentos coloridos, Eu não estou sozinho. Minhas descobertas estão alinhadas com as de estimados investigadores da área. Esses cientistas, comprometidos com o naturalismo filosófico, não podem chegar a conclusões simplistas como "... e, portanto, Deus!!" já que essa proposição está além do domínio da investigação científica. No entanto, reconhecem abertamente as limitações e os problemas da visão evolucionista tradicional. Honestidade e integridade ressaltam minha abordagem ao longo desta jornada. As minhas descobertas, reflectindo as de investigadores respeitados, baseiam-se em bases factuais sólidas. Embora alguns autores possam recorrer a argumentos coloridos, Eu não estou sozinho. Minhas descobertas estão alinhadas com as de estimados investigadores da área. Esses cientistas, comprometidos com o naturalismo filosófico, não podem chegar a conclusões simplistas como "... e, portanto, Deus!!" já que essa proposição está além do domínio da investigação científica. No entanto, reconhecem abertamente as limitações e os problemas da visão evolucionista tradicional. Honestidade e integridade ressaltam minha abordagem ao longo desta jornada. As minhas descobertas, reflectindo as de investigadores respeitados, baseiam-se em bases factuais sólidas. Embora alguns autores possam recorrer a argumentos coloridos, 

Em novembro de 2016, houve uma conferência de três dias em Londres, um encontro de discussão científica organizado pela Royal Society: Novas tendências na biologia evolutiva: perspectivas biológicas, filosóficas e das ciências sociais. No site, eles escreveram: Os desenvolvimentos na biologia evolutiva e campos adjacentes produziram apelos à revisão da teoria padrão da evolução 3

Os proponentes do Design Inteligente apontam para um abismo que divide a forma como a evolução e as suas evidências são apresentadas ao público, e como os próprios cientistas a discutem à porta fechada e em publicações técnicas. Este abismo tem sido bem escondido dos leigos, mas era claro para qualquer pessoa que assistisse à conferência da Royal Society em Londres, tal como o fizeram vários cientistas favoráveis ​​ao DI. A apresentação de abertura feita por um desses biólogos de classe mundial, o teórico evolucionista austríaco Gerd Müller. Ele abriu a reunião discutindo vários dos “défices explicativos” fundamentais da “síntese moderna”, isto é, da teoria neodarwiniana clássica. De acordo com Müller, os problemas ainda não resolvidos incluem aqueles de explicação do seguinte:

Complexidade fenotípica (a origem dos olhos, ouvidos e planos corporais, ou seja, as características anatômicas e estruturais dos seres vivos); Novidade fenotípica, isto é, a origem de novas formas ao longo da história da vida (por exemplo, a radiação dos mamíferos há cerca de 66 milhões de anos, na qual as principais ordens de mamíferos, como os cetáceos, os morcegos, os carnívoros, entram no registo fóssil, ou ainda mais dramaticamente, a explosão cambriana, com a maioria dos planos corporais dos animais aparecendo mais ou menos sem antecedentes); e finalmente: Formas ou modos de transição não graduais, onde se observam descontinuidades abruptas no registro fóssil entre diferentes tipos. Como Müller explicou num trabalho de 2003 (“On the Origin of Organismal Form”, com Stuart Newman), embora “o paradigma neodarwinista ainda represente o quadro explicativo central da evolução, conforme representado pelos livros didáticos recentes”, “não tem teoria do generativo”. Por outras palavras, o mecanismo neodarwiniano de mutação e selecção natural carece do poder criativo para gerar os novos traços anatómicos e formas de vida que surgiram durante a história da vida. No entanto, como observou Müller, a teoria neodarwiniana continua a ser apresentada ao público através de livros didáticos como a compreensão canónica de como surgiram novas formas de vida. A conferência fez um excelente trabalho ao definir os problemas que a teoria evolucionista não conseguiu resolver, mas ofereceu pouco, ou nada, em termos de novas soluções para esses problemas fundamentais de longa data. o mecanismo neodarwiniano de mutação e seleção natural carece do poder criativo para gerar os novos traços anatômicos e formas de vida que surgiram durante a história da vida. No entanto, como observou Müller, a teoria neodarwiniana continua a ser apresentada ao público através de livros didáticos como a compreensão canónica de como surgiram novas formas de vida. A conferência fez um excelente trabalho ao definir os problemas que a teoria evolucionista não conseguiu resolver, mas ofereceu pouco, ou nada, em termos de novas soluções para esses problemas fundamentais de longa data. o mecanismo neodarwiniano de mutação e seleção natural carece do poder criativo para gerar os novos traços anatômicos e formas de vida que surgiram durante a história da vida. No entanto, como observou Müller, a teoria neodarwiniana continua a ser apresentada ao público através de livros didáticos como a compreensão canónica de como surgiram novas formas de vida. A conferência fez um excelente trabalho ao definir os problemas que a teoria evolucionista não conseguiu resolver, mas ofereceu pouco, ou nada, em termos de novas soluções para esses problemas fundamentais de longa data. 4

Nos primeiros capítulos deste livro, aprofundarei as limitações da seleção natural e da deriva genética ao explicar as formas intrincadas dos organismos complexos. Estas teorias tradicionais ficam aquém do seu poder preditivo, deixando questões sem resposta sobre os verdadeiros mecanismos subjacentes à complexidade e arquitetura fenotípica. No entanto, o cerne deste livro reside em lançar luz sobre as descobertas inovadoras feitas pela ciência nos últimos anos. Nestas descobertas recentes, descobrimos camadas de sofisticação biológica que vão muito além da genética. A nossa perspectiva muda da abordagem reducionista para uma visão sistémica, considerando todos os intervenientes, desde o nível molecular até à ecologia. É uma abordagem que reconhece as contribuições de todos os níveis de organização, desde as minúsculas células até organismos e ecossistemas inteiros,
Minha experiência como projetista de máquinas informa minha abordagem para investigar e interpretar as maravilhas dos sistemas biológicos. Tal como o intricado funcionamento dos artefactos e dispositivos feitos pelo homem, os sistemas biológicos apresentam paralelos notáveis. Desde computadores e robótica até turbinas e fábricas de energia, descobrimos que as células são verdadeiras fábricas químicas repletas de máquinas. Essa compreensão vai além da analogia e mergulha em uma compreensão literal.

A Teoria da Evolução de Darwin substitui Deus?  

Freqüentemente, os ateus afirmam que a Teoria da Evolução de Darwin substitui Deus. Richard Dawkins observou a famosa frase: “Darwin tornou possível ser um ateu intelectualmente realizado”. Embora Darwin supostamente tenha encontrado uma explicação alternativa para a origem da biodiversidade, ela não inclui uma explicação para: 

É impressionante como o universo e os organismos vivos apresentam um nível notável de complexidade e complexidade, semelhante ao trabalho de um designer. Quando examino as intrincadas estruturas das células, as relações interdependentes entre os organismos e os seus ambientes e as leis elegantes que governam o universo, é um desafio descartar a possibilidade de um criador deliberado. Embora a teoria evolucionista ofereça insights sobre como as espécies mudam ao longo do tempo, ela não aborda completamente a questão da origem da vida ou do design subjacente que parece permear o mundo natural. O conceito do universo como um relógio que dá corda sugere um ponto de partida, um momento de criação. A teoria do Big Bang fornece uma explicação para a origem do universo, mas não explica a causa última por trás deste evento cósmico. O facto de o Universo ter tido um ponto de partida definido levanta questões profundas sobre o que poderá ter iniciado este processo. A evolução pode explicar a diversidade da vida no universo, mas não se aprofunda nas origens do próprio universo. As constantes e leis da física bem ajustadas que permitem a existência de vida são notáveis. A precisão necessária para um universo que pode sustentar vida é verdadeiramente surpreendente. A teoria evolucionista, embora ilumine como as espécies mudam e se adaptam ao longo do tempo, não explica por que o universo parece meticulosamente ajustado para permitir o surgimento da vida. A existência desses parâmetros e leis físicas bem ajustados levanta a questão de saber se eles são o resultado do acaso ou da intenção. Quando contemplo o funcionamento interno de uma célula, fico impressionado com sua surpreendente complexidade. As células são semelhantes a cidades em miniatura, completas com fábricas, máquinas e sistemas de processamento de informações. Os intrincados processos moleculares e estruturas dentro das células parecem apontar para um design proposital. Embora a evolução forneça informações sobre como as espécies se diversificam, ela não leva em conta a origem e a complexidade dos sistemas celulares. A presença de códigos genéticos complexos e informações nos organismos vivos é um mistério profundo. O papel do ADN como modelo para a vida, juntamente com os intrincados processos de expressão genética, desafia a nossa compreensão de como tais sistemas de informação interdependentes sofisticados poderiam surgir apenas através de processos não guiados. Os mecanismos evolutivos podem explicar as mudanças nas populações, mas a origem da informação genética, o código genético e a linguagem, e os próprios sistemas de codificação permanecem uma questão não resolvida. Não porque a ciência não o tenha investigado, mas porque mecanismos não guiados são explicações inadequadas.  Considerando todos esses aspectos, não se trata simplesmente de argumentar a partir da ignorância ou de inserir um “Deus das Lacunas”. Em vez disso, é uma inferência racional baseada nas observações e evidências disponíveis. Pelo que posso discernir, a presença de projetos intrincados, parâmetros bem ajustados, sistemas de informação complexos e a interação orquestrada de diversos componentes apontam para o envolvimento de um agente inteligente. Tal como a minha própria experiência me diz que a inteligência pode produzir estruturas, sistemas e informações sofisticadas, considero uma inferência lógica e razoável concluir que um criador inteligente é a melhor explicação para as origens e complexidades que observamos no universo e na vida.


1.  Richard Dawkins: Resumindo: Não-ficção
2. John Joe McFadden:Evolução da melhor ideia que alguém já teve 1º de julho de 2008
3. Novas tendências na biologia evolutiva: perspectivas biológicas, filosóficas e das ciências sociais
4. P. NELSON E D. KLINGHOFFER: Cientistas confirmam: o darwinismo está quebrado 13 de dezembro de 2016

Bechly (2018):Michael Behe ​​descobriu o problema do tempo de espera como um problema para o darwinismo no seu livro A Era da Evolução e não fez um cálculo matemático, mas olhou para os dados empíricos da resistência aos medicamentos contra a malária e o que descobriu é que grande parte da malária a resistência aos medicamentos desenvolveu-se muito rapidamente em poucos anos porque apenas mutações pontuais eram necessárias, mas no caso da cloroquina o medicamento cloroquina demorou várias décadas e a razão foi que foi descoberto mais tarde que eram necessárias mutações coordenadas para que as mutações fossem neutras entre si  . se unir para produzir esse tipo de resistência contra a cloroquina e então ele simplesmente transpôs os dados se você olhar para o vasto tamanho da população de micróbios da malária em comparação com o tamanho da população de vertebrados e seu curto tempo de geração e você transpôs esses dados ele chegou à hipótese de que os invertebrados eram uma única mudança coordenada que ele  faria precisaríamos de mais tempo do que a existência de todo o universo 10 elevado a 15 anos  agora, isso é claro que seria um problema e, por exemplo, na evolução humana, temos todos esses belos fósseis, então se o sinal de mudança coordenada demorasse mais do que o universo então o jogo terminaria, então é claro que os biólogos evolucionistas tentaram me reputar e de fato em 2008 a Terra e Schmidt publicaram um artigo em genética onde disseram que refutaram que seu resultado era completamente irrealista eles fizeram um cálculo matemático baseado no aparato metodológico de genética populacional e simulações e vieram com um número de 260 milhões de anos. Maravilhoso, isso é realmente muito mais curto que o Big E, o problema é que temos apenas 6 milhões de anos disponíveis desde a separação da linhagem humana da linhagem do chimpanzé então é isso que os biólogos evolucionistas dizem ser o tempo necessário para uma única mutação coordenada e você deve ter em mente que este é um modelo matemático que sempre envolve simplificações e simplificações podem envolver erros, então é mais provável que os dados empíricos de B de um muita resistência aos medicamentos está mais próxima da verdade ou da simulação matemática. Eu sugeriria que este dez elevado à potência de 15 está mais próximo da restrição real na natureza, mas de qualquer forma  chegamos a momentos que são demasiado longos para que a evolução ocorra. 46

Behe expandiu seus argumentos sobre as limitações da evolução e apresentou sua perspectiva sobre os limites do que os processos evolutivos podem alcançar. Com base no seu conceito de complexidade irredutível introduzido no seu livro anterior "A Caixa Preta de Darwin", Behe ​​afirmou que certos sistemas biológicos são tão intrinsecamente interdependentes que não podem evoluir através de processos graduais e passo a passo. Ele sugeriu que tais sistemas exigem que múltiplos componentes estejam presentes simultaneamente para funcionar, tornando altamente improvável sua evolução por meio de mutações aleatórias e seleção natural. Behe explorou a ideia de que mutações benéficas necessárias para adaptações complexas são relativamente raras. Ele argumentou que a probabilidade de múltiplos, mutações coordenadas que ocorrem simultaneamente para produzir uma nova característica complexa é extremamente baixa, levando ao ceticismo sobre a viabilidade de certos caminhos evolutivos. Behe examinou a evolução da resistência aos medicamentos nos parasitas da malária como um estudo de caso. Ele argumentou que, embora algumas mutações possam conferir resistência aos medicamentos, elas normalmente envolvem perda de função ou pequenas alterações. Ele sugeriu que essas mutações não exemplificam a geração de novas características complexas através de mecanismos evolutivos.

O problema do tempo de espera em uma população modelo de hominídeos

Rick Durrett (2008):  Mostramos agora  que  é improvável que ocorram na população humana duas mudanças coordenadas que desativam uma sequência regulatória e ativam outra sem que nenhum dos mutantes se torne fixo. O Teorema 1 prevê um tempo médio de espera de  216 milhões de anos. 47

John Sanford (2015):  Simulações numéricas biologicamente realistas revelaram que uma população deste tipo exigia tempos de espera excessivamente longos para estabelecer até mesmo as cadeias de nucleotídeos mais curtas. Para estabelecer uma sequência de dois nucleotídeos foram necessários em média 84 milhões de anos. Para estabelecer uma sequência de cinco nucleotídeos foram necessários em média 2 bilhões de anos. Descobrimos que os tempos de espera foram reduzidos por taxas de mutação mais altas, benefícios de aptidão mais fortes e tamanhos populacionais maiores. No entanto,  mesmo utilizando as definições de parâmetros viáveis ​​mais generosas, o tempo de espera necessário para estabelecer qualquer cadeia de nucleótidos específica dentro deste tipo de população foi consistentemente proibitivo. 48

John Sanford (2016): Nosso artigo mostra que o problema do tempo de espera não pode ser honestamente ignorado. Mesmo nos melhores cenários, usando configurações de parâmetros que são extremamente generosas (por exemplo, recompensar uma determinada sequência aumentando a aptidão total em 10%), os tempos de espera são consistentemente proibitivos. Isto é mesmo para as palavras mais curtas possíveis. O estabelecimento de apenas uma palavra de duas letras (duas mutações específicas numa população de hominídeos de dez mil) requer pelo menos 84 milhões de anos. Uma palavra de três letras requer pelo menos 376 milhões de anos. Uma palavra de seis letras requer mais de 4 bilhões de anos. Uma palavra de oito letras requer mais de 18 bilhões de anos (novamente, veja a Tabela 2 no artigo). O problema do tempo de espera é tão profundo que, mesmo considerando os prazos viáveis ​​mais generosos, a evolução falha. 49

Comentário: O argumento de John Sanford representa um desafio significativo à plausibilidade da evolução através da mutação e da selecção natural. Mesmo sob condições altamente favoráveis, onde as mutações são recompensadas com ganhos significativos de aptidão, os tempos de espera para a evolução, mesmo de sequências genéticas curtas, são tão longos que tornam o processo de evolução inviável. Estas conclusões baseiam-se principalmente nos cálculos dos tempos de espera necessários para a evolução de sequências genéticas específicas. Ele apresenta exemplos usando a analogia da formação de palavras de comprimento crescente por meio de mutações. Por exemplo: mesmo conseguir uma palavra de duas letras (representando duas mutações genéticas específicas) dentro de uma população hipotética de hominídeos com dez mil indivíduos requer pelo menos 84 milhões de anos. Expandindo isso, uma palavra de três letras (três mutações específicas) exigiria um tempo de espera de pelo menos 376 milhões de anos. Os cálculos de Sanford indicam que uma palavra de seis letras (seis mutações específicas) necessitaria de mais de 4 mil milhões de anos. Indo mais longe, uma palavra de oito letras (oito mutações específicas) exigiria mais de 18 mil milhões de anos. Mesmo com suposições extremamente generosas sobre taxas de mutação e benefícios de selecção, estes tempos de espera são muito mais longos do que a idade geralmente aceite da Terra e até mesmo do universo, tornando extremamente baixa a probabilidade de a evolução produzir estas sequências genéticas dentro de prazos viáveis. uma palavra de oito letras (oito mutações específicas) exigiria mais de 18 bilhões de anos. Mesmo com suposições extremamente generosas sobre taxas de mutação e benefícios de selecção, estes tempos de espera são muito mais longos do que a idade geralmente aceite da Terra e até mesmo do universo, tornando extremamente baixa a probabilidade de a evolução produzir estas sequências genéticas dentro de prazos viáveis. uma palavra de oito letras (oito mutações específicas) exigiria mais de 18 bilhões de anos. Mesmo com suposições extremamente generosas sobre taxas de mutação e benefícios de selecção, estes tempos de espera são muito mais longos do que a idade geralmente aceite da Terra e até mesmo do universo, tornando extremamente baixa a probabilidade de a evolução produzir estas sequências genéticas dentro de prazos viáveis.

Os críticos argumentam que a analogia de Sanford de formar palavras por meio de mutações aleatórias simplifica demais os complexos mecanismos da evolução genética. A análise de Sanford não leva em conta outros mecanismos, como a deriva genética, a recombinação e o potencial para múltiplas mutações simultâneas que poderiam acelerar o processo evolutivo. Os críticos também afirmam que os cálculos de Sanford baseiam-se em tamanhos populacionais relativamente pequenos, enquanto as populações reais são muito maiores, o que pode impactar a taxa de mutações benéficas. A análise de Sanford ignora em grande parte o papel das mutações neutras que podem fornecer um trampolim para mutações benéficas posteriores. Os críticos argumentam que o foco de Sanford no tempo de espera por sequências genéticas específicas ignora o fato de que a evolução funciona em resposta a mudanças no ambiente, o que pode impulsionar o surgimento de características benéficas. Embora as críticas levantadas contra os argumentos de Sanford tenham peso, estas objecções não são suficientemente convincentes para minar as suas principais reivindicações. O foco de Sanford nos tempos de espera é destacar os imensos desafios colocados pelo acúmulo de múltiplas mutações benéficas. Embora a deriva genética, a recombinação e múltiplas mutações simultâneas possam desempenhar um papel na aceleração da evolução, o objetivo de Sanford é enfatizar os prazos significativos, mesmo quando se consideram fatores conservadores. Embora tamanhos populacionais maiores possam aumentar a probabilidade de mutações benéficas, os cálculos de Sanford usando tamanhos populacionais menores ainda ressaltam o imenso tempo necessário para o surgimento de sequências específicas. Mesmo com populações maiores, os tempos de espera ainda seriam substanciais, tornando válida a questão geral sobre os desafios dos tempos de espera. O foco de Sanford está especificamente no tempo de espera para o surgimento de sequências funcionais significativas, e as mutações neutras, embora relevantes, não abordam necessariamente a questão do tempo necessário para o desenvolvimento de adaptações complexas. A evolução responde às mudanças no ambiente, mas este aspecto não nega o argumento de Sanford sobre os tempos de espera. Mesmo com as pressões ambientais, o problema do tempo de espera ainda representa um desafio substancial, especialmente quando se consideram as mutações específicas necessárias para adaptações complexas. não abordam necessariamente a questão do tempo necessário para o desenvolvimento de adaptações complexas. A evolução responde às mudanças no ambiente, mas este aspecto não nega o argumento de Sanford sobre os tempos de espera. Mesmo com as pressões ambientais, o problema do tempo de espera ainda representa um desafio substancial, especialmente quando se consideram as mutações específicas necessárias para adaptações complexas. não abordam necessariamente a questão do tempo necessário para o desenvolvimento de adaptações complexas. A evolução responde às mudanças no ambiente, mas este aspecto não nega o argumento de Sanford sobre os tempos de espera. Mesmo com as pressões ambientais, o problema do tempo de espera ainda representa um desafio substancial, especialmente quando se consideram as mutações específicas necessárias para adaptações complexas.

A polifuncionalidade genética e os códigos sobrepostos causam restrições

John C. Sanford (2013): “Há evidências crescentes de que grande parte do DNA nos genomas superiores é polifuncional, com o mesmo nucleotídeo contribuindo para mais de um tipo de código. Tal ADN polifuncional deveria logicamente ser multiplamente restringido em termos da probabilidade de melhoria da sequência através de mutação aleatória. Descrevemos um modelo dessa relação, que relaciona o grau de polifuncionalidade e o grau de restrição na melhoria mutacional. 50

Comentário: A perspectiva de John C. Sanford, tal como apresentada no seu trabalho de 2013, levantou pontos que desafiam certos aspectos do pensamento evolucionista tradicional. Sanford concentrou-se no conceito de polifuncionalidade em sequências de DNA e suas implicações potenciais para o processo evolutivo. Sanford sugeriu que muitos segmentos de DNA em genomas superiores têm múltiplas funções, contribuindo simultaneamente para diferentes códigos genéticos. Nesta visão, um único nucleotídeo ou sequência de nucleotídeos pode servir a vários propósitos, tais como codificação de proteínas, elementos reguladores ou outros elementos funcionais dentro da célula. Sanford argumentou que a natureza polifuncional das sequências de DNA impõe múltiplas restrições ao potencial de mutações aleatórias levarem a melhorias. Se uma sequência de DNA tiver mais de uma função, qualquer mutação que o altere pode interromper uma ou mais dessas funções. Isto aumenta a probabilidade de ocorrência de uma mutação benéfica, uma vez que seria necessário melhorar simultaneamente todas as funções relevantes. O argumento desafia a visão convencional da confiança da evolução na acumulação gradual de pequenas mutações como o principal mecanismo para gerar complexidade. Ele argumentou que a presença de múltiplas funções para uma determinada sequência de DNA aumenta a probabilidade de efeitos prejudiciais de mutações, tornando mais difícil o desenvolvimento de novas características funcionais. A natureza polifuncional das sequências de DNA destaca um obstáculo potencial para o processo evolutivo. Ele sugeriu que as mutações aleatórias, que se supõe serem a força motriz por trás do surgimento de novas características, pode ter uma chance menor de sucesso quando múltiplas funções estão em jogo. Isto poderia impactar a probabilidade de geração de características novas e benéficas, potencialmente retardando ou impedindo o processo evolutivo como tradicionalmente compreendido.

D. Joseph (2021): “Os genomas são as especificações genéticas que permitem a existência da vida. As especificações são obviamente inerentemente ESPECÍFICAS. Isto significa que alterações aleatórias nas especificações irão perturbar as informações com um elevado grau de certeza. Isto tornou-se especialmente claro desde a publicação dos resultados do ENCODE, que mostram que muito pouco do nosso genoma é na verdade “DNA lixo”. O projeto ENCODE também mostra que a maioria dos nucleotídeos desempenha um papel em múltiplos códigos sobrepostos, tornando raras quaisquer mutações benéficas que não sejam deletérias em algum nível. No resumo do artigo intitulado “Múltiplos códigos genéticos sobrepostos reduzem profundamente a probabilidade de mutação benéfica”, os autores descrevem por que esses códigos genéticos sobrepostos apresentam um desafio profundamente sério para a teoria evolutiva. 51

a) A probabilidade de mutação benéfica está inversamente relacionada ao grau em que uma sequência já está otimizada para um determinado código; 
b) A probabilidade de mutação benéfica diminui drasticamente à medida que aumenta o número de códigos sobrepostos. 

A evidência crescente de um elevado grau de optimização em sistemas biológicos e a evidência crescente de múltiplos níveis de polifuncionalidade no ADN sugerem que as  mutações que são inequivocamente benéficas devem ser especialmente raras.  A escassez teórica de mutações benéficas é agravada pelo facto de que  a maioria das mutações benéficas que surgem deveriam conferir incrementos extremamente pequenos de melhoria em termos da função biológica total. Isto torna tais mutações invisíveis à seleção natural. Mutações benéficas que estão abaixo do limiar de seleção de uma população são efetivamente neutras em termos de seleção e, portanto, deveriam ser totalmente improdutivas do ponto de vista evolutivo. Concluímos que mutações benéficas que são inequívocas (não deletérias em nenhum nível) e úteis (sujeitas à seleção natural) deveriam ser extremamente raras.” 52

Comentário:  O conceito de códigos genéticos sobrepostos e o seu impacto potencial nos processos evolutivos levanta questões importantes sobre a viabilidade da evolução que impulsiona o surgimento de novos planos corporais. A afirmação de D. Joseph de que os genomas são inerentemente específicos e que as mudanças aleatórias podem perturbar a informação com um elevado grau de certeza sublinha os desafios que os códigos sobrepostos representam para a compreensão tradicional de como as mudanças genéticas impulsionam a evolução morfológica em grande escala. No centro deste argumento está a noção de que os sistemas biológicos são intrinsecamente otimizados e ajustados para realizar múltiplas funções simultaneamente. A sobreposição de códigos genéticos refere-se ao fenômeno em que um único trecho de DNA pode codificar informações para múltiplos elementos funcionais, como genes ou regiões reguladoras. Esta ideia desafia a visão simplista de que as mutações podem levar a melhorias simples na função biológica, uma vez que as mutações que afectam um aspecto do código podem perturbar inadvertidamente outras funções. Considere um cenário onde uma sequência específica de DNA é otimizada para servir diversas funções devido à sobreposição de códigos. Uma mutação que possa parecer benéfica no contexto de um código pode perturbar a funcionalidade de outro código que também depende da mesma sequência. Esta intrincada interdependência torna cada vez mais difícil que mutações aleatórias conduzam a mudanças vantajosas sem impactar negativamente outras funções vitais. À luz disto, a evolução de novos planos corporais – mudanças dramáticas na estrutura global de um organismo – torna-se um puzzle mais complexo. A otimização e a multifuncionalidade dos códigos genéticos desde o início podem limitar o espaço para mutações benéficas significativas que poderiam impulsionar a formação de planos corporais inteiramente novos. O conceito de códigos sobrepostos alinha-se com o entendimento emergente de que grande parte do genoma anteriormente rotulado como “DNA lixo” na verdade desempenha papéis regulatórios e funcionais cruciais. As conclusões do projecto ENCODE sublinham a complexidade e a interligação da informação genética. Esta complexidade sugere que mesmo mudanças aparentemente pequenas podem ter consequências de longo alcance, e a probabilidade de mutações levarem a adaptações vantajosas pode ser muito menor do que se supunha anteriormente. Nesta perspectiva, a noção de evolução como força motriz para o surgimento de planos corporais inteiramente novos enfrenta desafios significativos.

Até 10, e talvez até mais funções diferentes dentro da mesma seção genética

O número de funções diferentes dentro da mesma seção genética pode variar amplamente com base no contexto genômico específico e nas complexidades da biologia molecular. Os genes e seus elementos reguladores associados podem ter múltiplas funções que contribuem para vários aspectos dos processos celulares e do desenvolvimento do organismo. 

1. Codificação de Proteínas: A principal função dos genes codificadores de proteínas é fornecer instruções para a construção de proteínas específicas, que são essenciais para várias funções e processos celulares.
2.Splicing Alternativo: Muitos genes podem produzir múltiplas isoformas de proteínas através de um processo chamado splicing alternativo. Diferentes combinações de exons podem ser incluídas ou excluídas do mRNA final, levando à produção de variantes proteicas distintas a partir de um único gene.
3. Regulação genética: Dentro de uma seção genética, existem elementos reguladores, como promotores e intensificadores, que controlam quando e onde o gene é expresso. Estes elementos desempenham um papel crucial na determinação dos níveis de expressão genética em diferentes tipos de células e sob diversas condições.
4.RNA não codificante: Algumas seções genéticas produzem RNAs não codificantes, que possuem diversas funções regulatórias. Por exemplo, os microRNAs podem inibir a tradução de mRNAs alvo, enquanto longos RNAs não codificantes podem influenciar a expressão gênica e a organização da cromatina.
5. Regulação Epigenética: As secções genéticas podem conter elementos envolvidos em modificações epigenéticas, tais como metilação do ADN ou modificações de histonas, que podem influenciar os padrões de expressão genética ao longo das gerações.
6. Funções estruturais: Certas seções genéticas contribuem para a organização tridimensional do genoma dentro do núcleo, impactando a forma como os genes interagem entre si e com os elementos reguladores.
7.Elementos Genéticos Móveis: Transposons e retrotransposons são elementos genéticos móveis que podem estar presentes em seções genéticas. Esses elementos podem influenciar a estabilidade do genoma, a evolução e a regulação genética.
8. Organização da Cromatina: As secções genéticas podem contribuir para a organização da cromatina em domínios distintos, afectando a acessibilidade do ADN à maquinaria transcricional.
9. Elementos Funcionais de RNA: Algumas seções genéticas produzem elementos funcionais de RNA, como RNA ribossômico (rRNA) e RNA de transferência (tRNA), que são componentes críticos da síntese protéica.
10. Regulação Pós-Transcricional: As seções genéticas podem conter elementos envolvidos na regulação pós-transcricional, incluindo estabilidade do mRNA, localização e eficiência de tradução.

Por mais incrível que pareça, todas essas funções diferentes podem existir dentro da mesma seção genética. A mesma seção genética pode ser lida de maneira diferente, levando à expressão de múltiplas funções distintas dependendo do quadro de leitura e de como a informação genética é processada. As funções descritas frequentemente se sobrepõem ou interagem entre si dentro da mesma região genômica. Regiões sobrepostas do genoma podem abranger funções múltiplas e distintas simultaneamente. As funções das regiões sobrepostas estão interligadas e podem influenciar-se mutuamente de maneiras complexas. Por exemplo, uma secção genética que codifica uma proteína também pode conter elementos reguladores que controlam a sua expressão, locais de splicing alternativos que geram diferentes isoformas de proteínas e sequências de ARN não codificantes que participam em vários processos reguladores. A interação entre essas funções contribui para o comportamento geral e a adaptabilidade do genoma. A descoberta e a compreensão dessas funções sobrepostas contribuem para a natureza inspiradora da biologia e da genética. O código genético é lido em conjuntos de três nucleotídeos (códons), e a sequência de códons determina os aminoácidos que serão incorporados a uma proteína. No entanto, a mesma sequência de DNA pode ser lida em diferentes quadros de leitura, resultando na produção de diferentes sequências proteicas. Além disso, o splicing alternativo pode levar à inclusão ou exclusão de diferentes exons, diversificando ainda mais as isoformas proteicas que podem ser geradas a partir da mesma seção genética. Algumas seções genéticas contêm regiões sobrepostas onde residem diferentes elementos funcionais. Por exemplo, uma única sequência de DNA pode conter regiões codificadoras de proteínas e elementos reguladores que controlam a expressão genética. Este arranjo sobreposto permite que uma única seção genética contribua para múltiplas funções. Além dos mRNAs codificadores de proteínas, a mesma seção genética pode produzir RNAs não codificantes com funções regulatórias distintas. Esses RNAs não codificantes podem participar da regulação gênica, modificação da cromatina e outros processos, contribuindo para a diversidade funcional do genoma. A mesma seção genética pode estar sujeita a diferentes modificações epigenéticas, como metilação do DNA e modificações de histonas, que influenciam a expressão gênica. Essas modificações podem afetar a forma como a seção do gene é lida e processada, levando a diferentes resultados funcionais. O contexto celular, as condições ambientais, e o estágio de desenvolvimento também podem influenciar como uma seção genética é lida e quais funções são expressas. A regulação genética é um processo dinâmico que responde a vários estímulos, permitindo que as células se adaptem e desempenhem diferentes funções conforme necessário. À medida que você percorre essas diversas leituras, fica claro que a mesma seção genética é uma obra-prima multifacetada, capaz de contribuir para uma notável variedade de processos biológicos. Esta versatilidade inerente é uma prova do design elegante do genoma, onde uma única sequência de ADN pode gerar uma sinfonia de funções, orquestrando as complexidades da própria vida. À medida que você percorre essas diversas leituras, fica claro que a mesma seção genética é uma obra-prima multifacetada, capaz de contribuir para uma notável variedade de processos biológicos. Esta versatilidade inerente é uma prova do design elegante do genoma, onde uma única sequência de ADN pode gerar uma sinfonia de funções, orquestrando as complexidades da própria vida. À medida que você percorre essas diversas leituras, fica claro que a mesma seção genética é uma obra-prima multifacetada, capaz de contribuir para uma notável variedade de processos biológicos. Esta versatilidade inerente é uma prova do design elegante do genoma, onde uma única sequência de ADN pode gerar uma sinfonia de funções, orquestrando as complexidades da própria vida.  

K. Donohue (2019) escreve no artigo científico: Multitarefa como uma habilidade antiga: quando um gene faz muitas coisas bem: a
multitarefa está em nosso DNA. Muitos genes desempenham mais de uma função, e a questão é quão bem eles podem desempenhar todas elas. 53  

Comentário: O conceito de multitarefa na função genética é apoiado pelas descobertas apresentadas neste artigo científico de 2019. Esta pesquisa ressalta como a mesma seção genética pode estar envolvida em múltiplas funções que contribuem para diferentes aspectos da história de vida de um organismo e da adaptação ao seu ambiente. O estudo fornece evidências concretas das capacidades multitarefa das seções genéticas e apoia a ideia de que os genes podem ter diversos efeitos além de suas funções primárias conhecidas. As descobertas deste estudo estão alinhadas com a noção de que os genes podem desempenhar múltiplas funções, contribuindo para a complexidade e versatilidade dos sistemas biológicos.

Y. Pritykin (2015) escreve em: Detecção e análise de genes multifuncionais em todo o genoma:
Muitos genes podem desempenhar um papel em múltiplos processos biológicos ou funções moleculares. A identificação de genes multifuncionais ao nível do genoma e o estudo das suas propriedades podem lançar luz sobre a complexidade dos eventos moleculares que sustentam o funcionamento celular, levando assim a uma melhor compreensão da paisagem funcional da célula. Descobrimos que os genes multifuncionais são significativamente diferentes de outros genes no que diz respeito às suas propriedades físico-químicas, perfis de expressão e propriedades de interação. Observamos também que genes multifuncionais tendem a ser mais conservados.    54

Comentário:Este artigo científico apoia ainda mais o conceito de multitarefa ou multifuncionalidade genética, apresentando uma abordagem computacional abrangente para identificar e caracterizar genes que desempenham múltiplas funções. Este estudo vai além de simples anotações genéticas e investiga as intrincadas relações entre vários processos biológicos e funções moleculares associadas aos genes. As descobertas vão ao encontro da ideia de que muitos genes são dotados de alto grau de plasticidade funcional, capazes de desempenhar diversas funções dentro da célula. O estudo identifica genes multifuncionais analisando anotações funcionais existentes e demonstra que este fenômeno é prevalente em diferentes organismos. Isto apoia a noção de que a multifuncionalidade genética é um aspecto comum e importante da regulação genética e da função celular. O estudo enfatiza a importância de considerar a distinção semântica na identificação de genes multifuncionais. Isto reconhece que os genes podem ter múltiplos papéis funcionais que não são necessariamente categorizados sob o mesmo rótulo dentro de ontologias funcionais. Os genes podem desempenhar diferentes funções em contextos biológicos distintos, refletindo a complexa adaptabilidade da informação genética. Genes multifuncionais exibem propriedades e características distintas em comparação com outros genes. Essas propriedades incluem suas posições nas redes de interação proteica, conservação evolutiva, essencialidade, perfis de expressão e características estruturais. Este amplo espectro de atributos destaca a natureza multifacetada das funções genéticas. Genes multifuncionais podem desempenhar diferentes funções moleculares enquanto participam de vários processos biológicos. Isto implica que a multifuncionalidade de um gene depende do contexto, impulsionada por fatores como tipo de célula, estágio de desenvolvimento ou condições ambientais.



Imagine um relógio suíço complexo e de design intrincado, composto por inúmeras engrenagens, molas e mecanismos, todos trabalhando juntos para marcar a hora com precisão. Agora, consideremos a ideia de que este relógio poderia ter surgido gradualmente, peça por peça, através de uma série de eventos aleatórios e acidentais. Na narrativa evolutiva, este relógio teria começado como um simples protótipo, talvez apenas uma engrenagem. Com o tempo, pequenas mudanças, como ajustes acidentais no formato dos dentes da engrenagem, se acumulam. Gradualmente, novos recursos surgem – mais engrenagens são adicionadas, molas aparecem e vários mecanismos são formados. Eventualmente, diz-se que esse processo levou à criação de um dispositivo de cronometragem complexo e totalmente funcional. No entanto, vamos levar esta analogia um passo adiante. Imagine que cada marcha do relógio não apenas cumpre sua função principal de cronometragem, mas também tem a capacidade de realizar tarefas adicionais simultaneamente. Algumas engrenagens agora também regulam a temperatura dentro do relógio, outras emitem sinos melódicos em intervalos específicos e algumas até calculam equações matemáticas complexas. O design preciso e a coordenação de cada engrenagem com outras são cruciais para que essas funções adicionais funcionem perfeitamente. Agora, considere os desafios colocados por este cenário. A intrincada interação de múltiplas funções dentro de cada engrenagem sugere um nível incrível de complexidade – muito além do que normalmente atribuímos às mutações aleatórias e à seleção natural. A ideia de que essas engrenagens evoluíram para lidar com múltiplas funções, cada uma com seus requisitos distintos, torna-se cada vez mais difícil de aceitar. É como se o processo de montagem deste relógio envolvesse mudanças aleatórias de engrenagens e molas, mas cada ajuste aleatório resultava em funções adicionais perfeitamente sincronizadas. Além disso, digamos que algumas engrenagens deste relógio em evolução começaram como componentes simples e gradualmente ganharam mais funções ao longo do tempo. Surge a pergunta: como essas engrenagens evitaram a perda de alguma de suas funções já estabelecidas durante a aquisição de novas? O delicado equilíbrio e coordenação necessários para que múltiplas funções coexistam dentro de uma única engrenagem desafiam a noção de evolução incremental e passo a passo. Nesta analogia, o design intrincado do relógio, a coordenação precisa das funções e o desafio de manter múltiplas funções dentro de um único componente refletem as complexidades observadas nos genes multifuncionais. Tal como o relógio suíço sugere um design inteligente, as capacidades multifacetadas dos genes sugerem um nível de engenharia intencional que parece estar em desacordo com a ideia de evolução gradual e não guiada. Tal como as funções do relógio estão afinadas para trabalharem em conjunto, o mesmo acontece com as funções dos genes multifuncionais, convidando-nos a considerar uma perspectiva alternativa sobre as origens da complexidade da vida.

A ideia de genes multifuncionais que surgem através de processos evolutivos gradualistas apresenta desafios significativos que são difíceis de conciliar. Embora a narrativa evolutiva procure explicar o surgimento de características e funções complexas ao longo do tempo, o conceito de uma única secção genética desempenhando simultaneamente numerosas funções distintas levanta sérias questões sobre a plausibilidade de tal cenário. Em primeiro lugar, a intrincada interação de múltiplas funções dentro de uma única secção genética sugere um nível de complexidade e precisão que está muito além do que normalmente associamos às mutações aleatórias e à seleção natural. Os mecanismos evolutivos são frequentemente retratados como agindo de forma gradual, com pequenas mudanças acumulando-se ao longo do tempo para produzir características novas. No entanto, a noção de que uma secção genética poderia evoluir para servir múltiplas funções, cada uma com os seus próprios requisitos específicos e interacções intrincadas, parece forçar os limites do que pode ser razoavelmente atribuído a acontecimentos fortuitos. Considere o exemplo de splicing alternativo que produz diferentes isoformas de proteínas da mesma seção genética. A coordenação precisa necessária para gerar variantes proteicas distintas, cada uma com seu próprio papel funcional, implica um nível de orquestração e design que é difícil de imaginar como surgindo apenas através de mutações aleatórias. Além disso, a ideia de que uma única secção genética possa ser responsável pela codificação tanto de proteínas como de elementos reguladores, cada um com funções distintas, desafia a nossa compreensão de como a informação genética é organizada e processada. A explicação evolucionista também se baseia no conceito de duplicação genética como mecanismo de geração de novas funções. Embora a duplicação genética possa, teoricamente, fornecer matéria-prima para a evolução, o processo subsequente de evolução de múltiplas funções dentro dos genes duplicados requer uma intrincada dança de mutações que deve, de alguma forma, evitar a interrupção das funções existentes. Torna-se cada vez mais implausível atribuir este nível de precisão e complexidade a processos cegos e não guiados. Além disso, a robustez e adaptabilidade observadas em genes multifuncionais representam um desafio. O conceito de um mecanismo à prova de falhas, onde múltiplas funções estão contidas num único gene para garantir a redundância, alinha-se mais naturalmente com a ideia de um design proposital, em vez de processos graduais de tentativa e erro. A noção de que múltiplas funções poderiam evoluir e ser preservadas ao longo do tempo sem se comprometerem mutuamente sugere um nível de previsão e engenharia que parece incompatível com o conceito de mutação aleatória e selecção natural. Além disso, a interdependência observada de funções dentro de genes multifuncionais levanta questões sobre a ordem em que estas funções supostamente surgiram. Uma função evoluiu primeiro, seguida pela adição gradual de outras? Se sim, como o gene evitou perder alguma de suas funções já estabelecidas durante a aquisição de novas? A complexidade e o delicado equilíbrio necessários para que tal cenário se desenvolva desafiam a noção de evolução incremental e gradual.

4.  Existem pelo menos seis vias distintas de fixação autotrófica de carbono

Os mecanismos de fixação de carbono são essenciais para a vida porque são a base do ciclo global do carbono e fornecem os blocos de construção necessários para a existência de organismos vivos. Estes mecanismos desempenham um papel crucial na conversão do dióxido de carbono inorgânico (CO2) da atmosfera em compostos orgânicos que podem ser utilizados como fontes de energia e componentes estruturais pelos organismos vivos. A fixação de carbono é o processo pelo qual o carbono da atmosfera é convertido em moléculas orgânicas, principalmente açúcares. Essas moléculas orgânicas servem de base para toda a cadeia alimentar. Organismos autotróficos, como plantas, algas e certas bactérias, são capazes de utilizar vias de fixação de carbono para produzir a sua própria matéria orgânica, tornando-se os principais produtores dos ecossistemas. As moléculas orgânicas produzidas através da fixação de carbono servem como fonte de energia para organismos autotróficos e heterotróficos. Os autotróficos utilizam esses compostos orgânicos para crescimento, desenvolvimento e armazenamento de energia. Os heterotróficos, incluindo animais e muitos micróbios, consomem matéria orgânica produzida pelos autotróficos para obter energia e nutrientes. As vias de fixação de carbono são responsáveis ​​pela criação da biomassa que forma os componentes estruturais dos organismos. Os compostos orgânicos produzidos através da fixação de carbono são usados ​​para construir paredes celulares, membranas, proteínas, ácidos nucleicos e outras moléculas essenciais necessárias para a sobrevivência dos organismos vivos. Algumas vias de fixação de carbono, como o ciclo de Calvin-Benson-Bassham encontrado em plantas, algas e certas bactérias, geram oxigênio como subproduto. O oxigênio é essencial para a sobrevivência de muitos organismos aeróbicos, pois serve como elemento crucial na respiração celular, processo que gera energia. A fixação de carbono é um processo fundamental no ciclo global do carbono, que regula a distribuição de carbono entre a atmosfera, os oceanos e os ecossistemas terrestres. Ajuda a manter um equilíbrio nos níveis atmosféricos de CO2, o que por sua vez afeta o clima da Terra e a regulação da temperatura. A fixação de carbono constitui a base das interações ecológicas entre os organismos dentro dos ecossistemas. Os autotróficos fornecem energia e nutrientes aos heterótrofos por meio de predação, parasitismo ou relações simbióticas. Estas interações são vitais para a saúde geral e a estabilidade dos ecossistemas. A fixação de carbono contribui para a estabilidade e resiliência dos ecossistemas, fornecendo uma fonte consistente de energia e matéria orgânica. A disponibilidade de moléculas orgânicas produzidas através da fixação de carbono influencia a dinâmica populacional e a capacidade dos ecossistemas de se recuperarem de perturbações. Diferentes organismos autotróficos empregam várias vias de fixação de carbono, contribuindo para a biodiversidade dentro dos ecossistemas. A presença de múltiplas vias e espécies autotróficas aumenta a resiliência e a adaptabilidade do ecossistema em resposta às mudanças nas condições ambientais. contribuir para a biodiversidade nos ecossistemas. A presença de múltiplas vias e espécies autotróficas aumenta a resiliência e a adaptabilidade do ecossistema em resposta às mudanças nas condições ambientais. contribuir para a biodiversidade nos ecossistemas. A presença de múltiplas vias e espécies autotróficas aumenta a resiliência e a adaptabilidade do ecossistema em resposta às mudanças nas condições ambientais.

Numa nota lateral:A interligação e interdependência observadas na complexa teia da vida, desde organismos microbianos até ecossistemas inteiros, realçam a complexidade e sofisticação do mundo natural. Este nível de coordenação, funcionalidade e relações interligadas em vários sistemas biológicos evidencia um design proposital, em vez de uma evolução gradual ao longo de longos períodos. Muitos sistemas biológicos não podem funcionar sem todos os seus componentes individuais instalados. O surgimento simultâneo de todos os componentes necessários seria implausível através da evolução gradual. Os ecossistemas fornecem uma gama de serviços que são essenciais para sustentar a vida na Terra, incluindo a ciclagem de nutrientes, a polinização, a purificação da água e a regulação climática. Estes serviços estão intrinsecamente ligados e dependem das interações entre várias espécies e o seu ambiente. O notável equilíbrio e complexidade destes serviços são provas de um desenho intencional que apoia a saúde geral e a funcionalidade da biosfera. Muitos organismos se envolvem em relações mutualísticas, onde diferentes espécies interagem para proporcionar benefícios umas às outras. Essas interações, como a polinização por insetos ou a fixação de nitrogênio por certas bactérias, são frequentemente altamente especializadas e bem ajustadas. A existência de tais relações sugere um nível de cooperação e coordenação que alguns argumentam ser difícil de explicar apenas através de processos graduais e não orientados. Muitas estruturas e processos biológicos parecem ser otimizados para funções específicas. Da eficiência da conversão de energia na fotossíntese à aerodinâmica das asas dos pássaros, o mundo natural apresenta designs que parecem perfeitamente ajustados para fins específicos. Alguns sistemas exibem propriedades emergentes – fenômenos que surgem da interação de componentes individuais e não estão presentes nesses componentes individualmente. Isso sugere um design de nível superior baseado na previsão e no conhecimento prévio que orquestra essas interações. A informação genética codificada no ADN, bem como os intrincados processos moleculares que regulam a expressão genética e as funções celulares, reflectem um nível incrível de complexidade. 

W. Nitschke (2013): Pelo menos seis vias distintas de fixação autotrófica de carbono foram elucidadas durante as últimas décadas  5 

R. Braakman (2012): The Emergence and Early Evolution of Biological Carbon-Fixation  1 fornece evidências que podem ser usadas para inferir a ordem aproximada de seu aparecimento em uma linha do tempo evolutiva.

Por exemplo, o artigo discute a distribuição filogenética das vias de fixação de carbono. Isto significa que os autores analisaram as relações evolutivas entre diferentes organismos e como eles utilizam diferentes vias de fixação de carbono. Os autores descobriram que o ciclo de Calvin é encontrado em todos os organismos fotossintéticos oxigenados, o que sugere que ele evoluiu relativamente cedo na história da vida. O ciclo rTCA é encontrado em uma ampla gama de organismos, incluindo alguns que não são fotossintéticos. Isto sugere que o ciclo rTCA pode ter evoluído mais tarde que o ciclo de Calvin. O artigo também discute as semelhanças bioquímicas entre as diferentes vias de fixação de carbono. Os autores descobriram que o ciclo de Calvin e o ciclo rTCA partilham algumas semelhanças, o que sugere que podem ter evoluído a partir de um ancestral comum. No entanto, a bicicleta do 3-hidroxipropionato (3-HP) não compartilha dessas semelhanças, o que sugere que pode ter evoluído independentemente das outras duas vias. Com base nesta evidência, os autores do artigo sugerem a seguinte ordem aproximada de evolução para as seis vias de fixação de carbono:

A via redutiva do acetil-CoA (Wood-Ljungdahl) foi proposta como uma das mais antigas vias de fixação de carbono, surgindo no início da história da Terra, em ambientes anaeróbicos. Posteriormente, afirma-se que o Ciclo Calvin-Benson-Bassham (Calvin) evoluiu relativamente cedo na história da vida, encontrado em organismos fotossintéticos oxigenados, como plantas e cianobactérias. Alega-se que o Ciclo do Ácido Tricarboxílico Redutor (rTCA) evoluiu potencialmente após o ciclo de Calvin, em certas bactérias anaeróbicas e archaea, possivelmente em ambientes extremos. Então, afirma-se que a bicicleta 3-hidroxipropionato (3-HP), uma variação do ciclo rTCA, surgiu após o ciclo rTCA, encontrada em certas bactérias adaptadas a condições anaeróbicas e de pouca luz. Mais tarde, o ciclo 3-hidroxipropionato/4-hidroxibutirato (3-HP/4-HB) teria surgido após vias anteriores, encontradas em bactérias verdes específicas sem enxofre adaptadas à disponibilidade limitada de carbono e luz. E por último não menos importante, o Ciclo Dicarboxilato/4-Hidroxibutirato (DC/4-HB) supostamente evoluiu após vias anteriores, encontradas em certas arquéias adaptadas a ambientes salinos extremos.

1.  Via ancestral (um híbrido da via Wood-Ljungdahl e do ciclo rTCA)
2.  Ciclo de Calvin
3.  Ciclo rTCA
4.  Bicicleta 3-hidroxipropionato (3-HP)
5.  Ciclo 4-hidroxioxalato (4HO)
6.  Dihidroxiacetona ( DHA) Ciclo

Esta é apenas uma hipótese.

1. Via Acetil-CoA (Wood-Ljungdahl)

A via Acetil-CoA (Wood-Ljungdahl) é uma via única e versátil de fixação de carbono encontrada em várias bactérias e arquéias. Permite que estes organismos convertam dióxido de carbono (CO2) em compostos orgânicos, incluindo acetil-CoA, que é um intermediário chave em muitos processos metabólicos. Esta via é particularmente importante para micróbios que habitam ambientes anaeróbicos e utilizam diversas fontes de carbono. A via Acetil-CoA, também conhecida como via Wood-Ljungdahl, envolve uma série de reações enzimáticas complexas que permitem aos organismos fixar dióxido de carbono em moléculas orgânicas. A via opera através de uma combinação de reações redutivas e oxidativas que levam à produção de acetil-CoA. Este intermediário pode então ser utilizado para vários processos metabólicos, incluindo geração de energia e biossíntese. Uma das características notáveis ​​da via Acetil-CoA é a sua flexibilidade e versatilidade. Pode utilizar uma variedade de fontes de carbono, incluindo dióxido de carbono, monóxido de carbono e acetato, bem como certos compostos metílicos. Essa adaptabilidade permite que os organismos prosperem em diversos ambientes com disponibilidade variável de carbono. A via do acetil-CoA é particularmente relevante para micróbios que habitam ambientes anaeróbicos – aqueles que carecem de oxigênio. Esses organismos têm essa via como meio de gerar energia e adquirir carbono a partir do dióxido de carbono na ausência de processos dependentes de oxigênio, como a fosforilação oxidativa. O surgimento da via Acetil-CoA na linha do tempo evolutiva não está bem documentado e sua origem exata continua sendo objeto de pesquisas em andamento. No entanto, afirma-se que evoluiu relativamente cedo na história da vida, possivelmente como uma adaptação metabólica às condições anaeróbicas. A via teria fornecido um meio para os microrganismos utilizarem as fontes de carbono disponíveis e gerarem energia em ambientes onde o oxigênio era limitado ou ausente. A adaptabilidade da via do Acetil-CoA a várias fontes de carbono e condições anaeróbicas teria conferido uma vantagem evolutiva significativa aos organismos que a possuem. Em ambientes onde os recursos são escassos e o oxigénio é limitado, a capacidade de utilizar diversas fontes de carbono para energia e crescimento teria sido favorável. A via teria fornecido um meio para os microrganismos utilizarem as fontes de carbono disponíveis e gerarem energia em ambientes onde o oxigênio era limitado ou ausente. A adaptabilidade da via do Acetil-CoA a várias fontes de carbono e condições anaeróbicas teria conferido uma vantagem evolutiva significativa aos organismos que a possuem. Em ambientes onde os recursos são escassos e o oxigénio é limitado, a capacidade de utilizar diversas fontes de carbono para energia e crescimento teria sido favorável. A via teria fornecido um meio para os microrganismos utilizarem as fontes de carbono disponíveis e gerarem energia em ambientes onde o oxigênio era limitado ou ausente. A adaptabilidade da via do Acetil-CoA a várias fontes de carbono e condições anaeróbicas teria conferido uma vantagem evolutiva significativa aos organismos que a possuem. Em ambientes onde os recursos são escassos e o oxigénio é limitado, a capacidade de utilizar diversas fontes de carbono para energia e crescimento teria sido favorável.

2. Ciclo Calvin-Benson-Bassham (CBB) 

O ciclo redutor da pentose fosfato, comumente conhecido como ciclo de Calvin, é uma via metabólica fundamental que desempenha um papel central na fixação de carbono durante a fotossíntese em plantas, algas e cianobactérias. Essa via é responsável pela conversão do dióxido de carbono (CO2) em glicose e outros açúcares, que servem como fontes de energia e blocos de construção para esses organismos. A fotossíntese oxigênica, o tipo de fotossíntese que produz oxigênio como subproduto, teria evoluído relativamente cedo na história da Terra. O surgimento de organismos fotossintéticos teria marcado uma virada significativa no desenvolvimento da vida na Terra, pois teria contribuído para a oxigenação gradual da atmosfera e a formação de diversos ecossistemas. Geralmente pensa-se que a evolução dos mecanismos de fixação de carbono acompanhou de perto o surgimento das vias fotossintéticas. As cianobactérias estão entre os primeiros organismos conhecidos por realizar a fotossíntese oxigenada. Alega-se que essas bactérias antigas provavelmente desempenharam um papel fundamental na formação do ambiente da Terra, produzindo oxigênio como subproduto metabólico. O ciclo de Calvin, ou um precursor dele, teria evoluído nessas cianobactérias como um meio de converter CO2 em moléculas orgânicas, permitindo-lhes utilizar a energia da luz solar para crescimento e sobrevivência. O ciclo de Calvin é uma via complexa que envolve múltiplas reações enzimáticas e etapas regulatórias. Supostamente evoluiu gradualmente através da modificação e cooptação de vias metabólicas preexistentes. À medida que as condições ambientais e os nichos ecológicos mudaram,

3. Ciclo reverso do ácido tricarboxílico (rTCA) 

O ciclo reverso do ácido tricarboxílico (rTCA), também conhecido como ciclo redutor do ácido cítrico ou ciclo reverso de Krebs, é uma via de fixação de carbono encontrada em certas arquéias e bactérias, especialmente aquelas que vivem em ambientes extremos, como fontes hidrotermais ou fontes termais. É uma via alternativa ao mais conhecido ciclo Calvin-Benson-Bassham (CBB) e opera de uma forma que captura dióxido de carbono e o converte em compostos orgânicos. O ciclo rTCA é uma série de reações químicas que envolvem a conversão de dióxido de carbono em moléculas orgânicas através de uma série de etapas enzimáticas. Ao contrário do ciclo convencional do ácido tricarboxílico (TCA), que normalmente está envolvido na respiração celular, o ciclo rTCA opera ao contrário e é utilizado para fixação de carbono. A via inclui reações que produzem intermediários como acetil-CoA e outros compostos orgânicos, que podem então ser usados ​​para crescimento e geração de energia. O ciclo do rTCA começa com a fixação do dióxido de carbono no acetil-CoA, seguido por uma série de reações enzimáticas que resultam na produção de moléculas orgânicas. Uma das principais características do ciclo rTCA é a sua capacidade de fixar dióxido de carbono independentemente da luz, o que contrasta com as reações dependentes de luz do ciclo CBB. O ciclo rTCA é considerado uma das mais antigas vias de fixação de carbono e acredita-se que tenha evoluído antes da oxigenação da atmosfera terrestre. Supõe-se que tenha surgido num ambiente anaeróbico e de alta temperatura, tornando-o adequado para extremófilos que prosperam nessas condições. Uma teoria sugere que o ciclo rTCA poderia ter surgido em ambientes de fontes hidrotermais, onde altas temperaturas e fluidos ricos em minerais proporcionam um cenário único para reações químicas. Estes ambientes teriam oferecido as condições necessárias para o surgimento de vias metabólicas precoces, como o ciclo rTCA, que permitiu aos organismos capturar e converter dióxido de carbono em moléculas orgânicas para crescimento e sobrevivência. À medida que o ambiente da Terra mudou ao longo do tempo e os níveis de oxigénio supostamente aumentaram devido ao surgimento de organismos fotossintéticos, diferentes vias de fixação de carbono, como o ciclo CBB, teriam se tornado mais prevalentes devido à sua eficiência na captura de dióxido de carbono na presença de oxigénio. No entanto,

4. Ciclo 3-Hidroxipropionato/4-Hidroxibutirato (3HP/4HB)

O ciclo 3-hidroxipropionato/4-hidroxibutirato (3HP/4HB) é uma via de fixação de carbono encontrada em certas bactérias, especificamente em algumas bactérias verdes sem enxofre. Esta via é uma variação dos mecanismos mais comuns de fixação de carbono, como o ciclo Calvin-Benson-Bassham (CBB), e está adaptada para funcionar em condições de pouca luz. O ciclo 3HP/4HB é um conjunto de reações enzimáticas que permitem que certas bactérias fixem dióxido de carbono (CO2) em moléculas orgânicas para crescimento e produção de energia. Envolve a conversão de 3-hidroxipropionato, um composto de três carbonos, em 4-hidroxibutirato, um composto de quatro carbonos, e outros intermediários. O ciclo inclui uma série de reações que resultam na fixação líquida de dióxido de carbono em compostos orgânicos. Uma das características notáveis ​​do ciclo 3HP/4HB é a sua adaptação a ambientes com pouca luminosidade.
Alega-se que o ciclo 3HP/4HB evoluiu em resposta a nichos ecológicos e condições ambientais específicas. Embora o cronograma exato de seu surgimento não esteja bem estabelecido, acredita-se que ele tenha evoluído após outras vias de fixação de carbono, como o ciclo CBB. O surgimento do ciclo 3HP/4HB teria sido impulsionado pela necessidade de certas bactérias se adaptarem a ambientes com pouca luz, onde outras vias eram menos eficientes. Diferentes caminhos teriam surgido à medida que organismos se adaptassem a vários nichos ecológicos, respondendo a fatores como disponibilidade de luz, temperatura e disponibilidade de nutrientes. As bactérias que utilizam o ciclo 3HP/4HB desempenham papéis em vários ecossistemas, incluindo ambientes aquáticos. Algumas bactérias verdes sem enxofre podem realizar fotossíntese anoxigênica, que não produz oxigênio,

5. Ciclo 4-Hidroxioxalato (4HO)

O ciclo 4-hidroxioxalato (4HO), também conhecido como ciclo dicarboxilato/4-hidroxibutirato, é uma via de fixação de carbono encontrada em certas archaea, especificamente em organismos conhecidos como haloarchaea que habitam ambientes extremamente salgados, como salinas e minas de sal. Esta via está envolvida na conversão de dióxido de carbono em moléculas orgânicas em condições onde recursos como água e luz são limitados. O ciclo 4HO é um conjunto de reações enzimáticas que permitem que certas haloarqueias fixem dióxido de carbono (CO2) e o convertam em compostos orgânicos para produção e crescimento de energia. Haloarchaea, também conhecidas como archaea halofílicas ou halobactérias, são um grupo de microrganismos pertencentes ao domínio Archaea. Eles são conhecidos por sua capacidade de prosperar em ambientes extremamente salgados, como salinas, minas de sal e lagos hipersalinos. Esses ambientes podem ter concentrações de sal várias vezes superiores às da água do mar. Haloarchaea tem adaptações únicas que lhes permitem sobreviver e florescer nestas condições desafiadoras. A via envolve a conversão de 4-hidroxioxaloacetato em succinato e acetil-CoA. Este ciclo tem função semelhante a outras vias de fixação de carbono, mas suas reações e enzimas específicas o distinguem como uma via única. Alega-se que o ciclo 4HO evoluiu como uma adaptação a essas condições, permitindo que haloarchaea capturasse e utilizasse dióxido de carbono mesmo em ambientes com alto teor de sal e pouca luz. O surgimento do ciclo 4HO não está bem documentado. No entanto, afirma-se que evoluiu em resposta aos desafios específicos colocados por ambientes salinos extremos. Estes ambientes podem ter proporcionado um nicho único para organismos que poderiam fixar eficientemente o dióxido de carbono e gerar compostos orgânicos para energia, mesmo sob condições em que outras vias de fixação de carbono seriam menos eficazes. O ciclo 4HO reflete a diversidade de estratégias metabólicas que diferentes organismos têm para sobreviver em ambientes extremos. Embora outros organismos possam contar com caminhos como o ciclo Calvin-Benson-Bassham (CBB) ou outras variações, as haloarchaea têm o ciclo 4HO como uma solução especializada para o seu nicho ecológico único. Haloarchaea desempenham papéis em seus ecossistemas, contribuindo para a ciclagem de nutrientes e o fluxo de energia. Em ambientes com recursos limitados e condições extremas, os organismos que conseguem adaptar-se e prosperar têm frequentemente impactos ecológicos significativos.

6. Ciclo da Dihidroxiacetona (DHA)

O ciclo da diidroxiacetona (DHA) é uma via de fixação de carbono menos conhecida, encontrada em certas bactérias, especificamente no gênero Rhodobacter. Essa via permite que essas bactérias convertam dióxido de carbono em moléculas orgânicas para crescimento e produção de energia. O ciclo DHA funciona como uma alternativa às vias de fixação de carbono mais conhecidas, como o ciclo Calvin-Benson-Bassham (CBB). O ciclo da diidroxiacetona (DHA) é um conjunto de reações enzimáticas que permitem que certas bactérias, como as do gênero Rhodobacter, fixem dióxido de carbono (CO2) e o convertam em compostos orgânicos. A via envolve a conversão de diidroxiacetona fosfato (DHAP) em glicerato-3-fosfato (G3P) e outros intermediários. Este ciclo captura e fixa o dióxido de carbono de uma forma distinta de outras vias estabelecidas de fixação de carbono. O ciclo do DHA é particularmente relevante para bactérias como a Rhodobacter, que habitam ambientes com níveis variados de intensidade de luz. Estas bactérias prosperam frequentemente em ambientes onde podem alternar entre modos de crescimento fototróficos e quimiotróficos, dependendo da disponibilidade de luz e compostos orgânicos. O momento exato do surgimento do ciclo do DHA na linha do tempo evolutiva não está bem documentado. Alega-se que evoluiu como uma adaptação a nichos ecológicos e condições específicas onde estas bactérias são encontradas. Alega-se que o surgimento do ciclo do DHA foi impulsionado pela necessidade de capturar e utilizar o dióxido de carbono de uma forma que complemente as capacidades fototróficas e quimiotróficas das bactérias.
As bactérias que utilizam o ciclo DHA, como as espécies Rhodobacter, são frequentemente encontradas em ambientes que sofrem flutuações na disponibilidade de luz e nas fontes de nutrientes orgânicos. A sua capacidade de alternar entre diferentes modos metabólicos com base nas condições ambientais permite-lhes utilizar eficientemente os recursos disponíveis para o crescimento e a produção de energia.

Pergunta: Quão plausível é a proposição de que a Via Acetil-CoA (Wood-Ljungdahl) seria a via precursora do Ciclo Calvin-Benson-Bassham (CBB), e que uma evoluiu para a outra ao longo do tempo?
Responder:   A via do acetil-CoA (Wood-Ljungdahl) e o ciclo de Calvin-Benson-Bassham (CBB) são duas vias distintas de fixação de carbono encontradas em diferentes tipos de organismos e apresentam diferenças significativas em termos de composição enzimática, regulação e capacidade geral. função. A Via Acetil-CoA é encontrada principalmente em certas arquéias, bactérias e bactérias acetogênicas, enquanto o Ciclo CBB é encontrado em plantas, algas e algumas bactérias. A via do acetil-CoA envolve etapas enzimáticas complexas, incluindo o uso de monóxido de carbono e acetil-CoA para fixar carbono. Em contraste, o Ciclo CBB envolve enzimas como a ribulose-1,5-bifosfato carboxilase/oxigenase (RuBisCO) para fixar carbono. A Via Acetil-CoA pode utilizar gás hidrogênio ou monóxido de carbono como fonte de energia. O Ciclo CBB requer ATP e NADPH gerados a partir de reações dependentes de luz na fotossíntese como fontes de energia. A via do acetil-CoA ocorre principalmente em ambientes anaeróbicos ou com baixo teor de oxigênio. O Ciclo CBB, por outro lado, ocorre nos cloroplastos das células vegetais e no citoplasma de outros organismos fotossintéticos. A via do acetil-CoA é regulada por vários fatores, incluindo potencial redox, disponibilidade de substratos e condições ambientais. O Ciclo CBB, por outro lado, é regulado por fatores como disponibilidade de luz, temperatura e concentrações de CO2 e oxigênio. A Via Acetil-CoA utiliza monóxido de carbono e hidrogênio em uma série de reações químicas para produzir acetil-CoA e outras moléculas orgânicas. O Ciclo CBB envolve a fixação de CO2 usando ribulose-1, 5-bifosfato e a subsequente redução de PGA (3-fosfoglicerato) para formar carboidratos. Dadas as diferenças substanciais entre estas duas vias em termos dos seus passos enzimáticos, fontes de energia, regulação e tipos de organismos em que são encontradas, é difícil conceber que uma possa ter evoluído diretamente da outra através de mudanças incrementais. A complexidade e especificidade das reações bioquímicas e enzimas envolvidas sugerem que estas vias são altamente especializadas e otimizadas para as suas respectivas funções. é difícil conceber que um possa ter evoluído diretamente do outro através de mudanças incrementais. A complexidade e especificidade das reações bioquímicas e enzimas envolvidas sugerem que estas vias são altamente especializadas e otimizadas para as suas respectivas funções. é difícil conceber que um possa ter evoluído diretamente do outro através de mudanças incrementais. A complexidade e especificidade das reações bioquímicas e enzimas envolvidas sugerem que estas vias são altamente especializadas e otimizadas para as suas respectivas funções.

A presença de múltiplas vias autotróficas distintas de fixação de carbono desafia a noção de uma única via ancestral comum e levanta questões sobre o conceito de ancestralidade comum no contexto da origem da vida e da diversidade das vias metabólicas. As complexas vias enzimáticas envolvidas na fixação autotrófica de carbono são altamente especializadas e sofisticadas. O facto de existirem diferentes vias com constituições enzimáticas distintas implica que a evolução destas vias teria exigido múltiplas alterações genéticas e bioquímicas, tornando difícil imaginar uma progressão linear simples a partir de uma única via ancestral. A presença de elementos enzimáticos ou motivos funcionais compartilhados em diferentes vias, entretanto, sugere um designer comum que utilizou componentes semelhantes para finalidades diferentes, muito parecido com um artista que reutiliza certas técnicas ou motivos em diferentes obras de arte. A existência de várias vias de fixação de carbono implica que diferentes vias oferecem vantagens específicas sob condições ambientais ou fisiológicas distintas. Os proponentes do design inteligente argumentam que a otimização desses caminhos para diferentes contextos sugere a intenção do designer de equipar os organismos com diversas ferramentas metabólicas para prosperar em vários nichos. Um dos desafios para explicar a diversificação dos percursos através da evolução gradual é a falta de formas de transição. A ausência de intermediários claros entre as vias justifica o ceticismo sobre a capacidade da seleção gradual de impulsionar o desenvolvimento de rotas metabólicas complexas. A presença de enzimas ou componentes compartilhados, conforme observado na etapa inicial da redução de CO2, é evidência de design comum. Embora os proponentes da ancestralidade comum possam defender o papel da transferência horizontal de genes, da duplicação de genes e do recrutamento de genes existentes na presença de elementos comuns em diferentes vias, há várias razões pelas quais isso pode não explicar completamente a diversidade das vias autotróficas de fixação de carbono. : A complexidade enzimática das vias de fixação de carbono é substancial. Não é apenas a presença de algumas enzimas comuns que importa; é toda a rede de reações interconectadas e os mecanismos específicos envolvidos em cada via. O surgimento de vias inteiras com diferentes enzimas, coenzimas e cofatores vai além do escopo de simples eventos de duplicação e recrutamento de genes. Enzimas em diferentes vias muitas vezes têm afinidades de substrato específicas e mecanismos reguladores que governam a sua atividade. O surgimento de novas vias exigiria um ajuste coordenado e intrincado de múltiplas enzimas para funcionarem juntas de forma coerente. Este nível de ajuste regulatório é difícil, se não impossível, de alcançar através de mecanismos não-inteligentes não guiados, como apenas a transferência horizontal de genes. As vias de fixação de carbono não são entidades isoladas; eles interagem com várias outras vias metabólicas dentro das células. A integração destas vias e a manutenção consistente da coerência funcional seriam difíceis de alcançar apenas através de eventos evolutivos, como transferência de genes e eventos de duplicação. A existência de elementos comuns por si só não explica a falta de formas transicionais ou intermediárias no registro evolutivo. Se essas vias tivessem evoluído através da duplicação e recrutamento de genes, poderíamos esperar encontrar organismos que apresentassem estágios intermediários entre diferentes vias. No entanto, tais formas de transição estão ausentes. Diferentes organismos autotróficos habitam diversos nichos ecológicos com condições ambientais variadas. O surgimento de caminhos distintos pode ser impulsionado pela necessidade de adaptação a recursos e fontes de energia específicos. Este contexto ecológico vai além do que os eventos de transferência genética podem explicar. Para que surja um novo caminho através da duplicação e modificação de genes, múltiplas enzimas precisariam evoluir de maneira coordenada.

1. Rogier Braakman O surgimento e a evolução inicial da fixação biológica de carbono , 19 de abril de 2012

5.  Há uma divisão acentuada na complexidade organizacional da célula entre eucariontes e procariontes

E. V. Koonin (2010): Há uma divisão acentuada na complexidade organizacional da célula entre eucariotos, que possuem compartimentalização intracelular complexa, e até mesmo os mais sofisticados procariontes (arquéias e bactérias), que não o fazem. A compartimentação das células eucarióticas é apoiada por um elaborado sistema de endomembranas e pelo citoesqueleto baseado em actina-tubulina. Não existem contrapartes diretas dessas organelas em arqueas ou bactérias. A outra marca registrada da célula eucariótica é a presença de mitocôndrias, que têm um papel central na transformação de energia e desempenham muitas funções adicionais nas células eucarióticas, como na sinalização e na morte celular. 1 3

A divisão na complexidade organizacional entre células eucarióticas e procarióticas é um aspecto significativo que refuta a ancestralidade comum. As células eucarióticas são caracterizadas por suas características distintas, incluindo compartimentalização intracelular complexa e a presença de mitocôndrias, que as diferenciam das células procarióticas (arquéias e bactérias). As células eucarióticas exibem compartimentalização através de um elaborado sistema de endomembranas e um citoesqueleto dinâmico composto de actina e tubulina. Essa compartimentação permite que as células eucarióticas desempenhem funções especializadas dentro de organelas distintas ligadas à membrana, como o núcleo, o retículo endoplasmático, o aparelho de Golgi, os lisossomos e muito mais. Essas organelas estão envolvidas em vários processos celulares, como síntese, processamento e transporte de proteínas, bem como eliminação de resíduos. Esta organização complexa permite que as células eucarióticas desempenhem múltiplas funções simultaneamente, contribuindo para a sua natureza diversa e versátil. A presença de mitocôndrias é uma característica definidora das células eucarióticas. As mitocôndrias são organelas produtoras de energia que desempenham um papel central na respiração celular, produzindo ATP, a principal fonte de energia para os processos celulares. Além disso, as mitocôndrias estão envolvidas em outras funções críticas, como a apoptose (morte celular programada), vias de sinalização e regulação de processos metabólicos. As diferenças entre células eucarióticas e procarióticas em termos de compartimentalização intracelular e a presença de mitocôndrias apresentam desafios à ideia de um ancestral comum para todas as formas de vida celular. Estas características complexas, que são específicas das células eucarióticas, não têm contrapartes diretas nas células procarióticas. A ausência de contrapartes diretas para o sistema endomembrana, citoesqueleto e mitocôndrias em células procarióticas levanta questões sobre os mecanismos e etapas pelas quais essas características poderiam ter surgido. 

Uma suposta transição de uma organização celular para outra representaria um grande salto, caracterizado por mudanças substanciais na complexidade e estrutura celular. Alcançar esta transição teria implicado a superação de numerosos obstáculos significativos, incluindo desafios relacionados com a dimensão e o consumo de energia.

6.  Uma célula eucariótica típica é cerca de 1.000 vezes maior em volume do que uma bactéria ou arqueeon típica

E. V. Koonin (2010): A origem dos eucariotos é um enorme enigma e um grande desafio para a biologia evolutiva. Há uma divisão acentuada na complexidade organizacional da célula entre eucariontes, que possuem compartimentalização intracelular complexa, e até mesmo os procariontes mais sofisticados (arqueias e bactérias), que não a possuem. Uma célula eucariótica típica é cerca de 1.000 vezes maior em volume do que uma bactéria ou archaeon típica e funciona sob diferentes princípios físicos: a difusão livre tem pouco papel nas células eucarióticas, mas é crucial nas procariontes. A compartimentação das células eucarióticas é apoiada por um elaborado sistema de endomembranas e pelo citoesqueleto baseado em actina-tubulina. Não existem contrapartes diretas dessas organelas em arqueas ou bactérias. A outra marca registrada da célula eucariótica é a presença de mitocôndrias, que têm um papel central na transformação de energia e desempenham muitas funções adicionais nas células eucarióticas, como na sinalização e na morte celular. 1 4

As diferenças na complexidade celular entre procariontes e eucariontes, como a presença de organelas ligadas à membrana e um citoesqueleto complexo, são substanciais. Alguns investigadores argumentam que a acumulação gradual das mudanças genéticas, bioquímicas e estruturais necessárias para estas características complexas pode ser demasiado improvável para ocorrer gradualmente. A origem de organelas como as mitocôndrias representa um desafio significativo. A teoria endossimbiótica ainda levanta questões sobre como uma bactéria de vida livre poderia integrar-se numa célula hospedeira e evoluir para uma mitocôndria. Os mecanismos precisos e a sequência de eventos em tal transição não foram elucidados. A transição de células procarióticas para células eucarióticas provavelmente envolveria mudanças significativas na regulação genética, incluindo o desenvolvimento de íntrons, éxons, e máquinas de transcrição e tradução mais complexas. Estas mudanças poderiam exigir uma quantidade implausivelmente grande de informação genética e poderiam resultar em "entropia informacional" substancial ou perda de informação, tornando a transição improvável ao extremo. O surgimento de características complexas como o sistema endomembranar, que inclui o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi, apresenta desafios em termos de origem e evolução. O desenvolvimento destes sistemas a partir de estruturas mais simples em procariontes exigiria múltiplas mudanças coordenadas, que alguns investigadores argumentam que poderiam ser difíceis de alcançar através de passos evolutivos graduais. Estas mudanças poderiam exigir uma quantidade implausivelmente grande de informação genética e poderiam resultar em "entropia informacional" substancial ou perda de informação, tornando a transição improvável ao extremo. O surgimento de características complexas como o sistema endomembranar, que inclui o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi, apresenta desafios em termos de origem e evolução. O desenvolvimento destes sistemas a partir de estruturas mais simples em procariontes exigiria múltiplas mudanças coordenadas, que alguns investigadores argumentam que poderiam ser difíceis de alcançar através de passos evolutivos graduais. Estas mudanças poderiam exigir uma quantidade implausivelmente grande de informação genética e poderiam resultar em "entropia informacional" substancial ou perda de informação, tornando a transição improvável ao extremo. O surgimento de características complexas como o sistema endomembranar, que inclui o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi, apresenta desafios em termos de origem e evolução. O desenvolvimento destes sistemas a partir de estruturas mais simples em procariontes exigiria múltiplas mudanças coordenadas, que alguns investigadores argumentam que poderiam ser difíceis de alcançar através de passos evolutivos graduais. apresenta desafios em termos de origem e evolução. O desenvolvimento destes sistemas a partir de estruturas mais simples em procariontes exigiria múltiplas mudanças coordenadas, que alguns investigadores argumentam que poderiam ser difíceis de alcançar através de passos evolutivos graduais. apresenta desafios em termos de origem e evolução. O desenvolvimento destes sistemas a partir de estruturas mais simples em procariontes exigiria múltiplas mudanças coordenadas, que alguns investigadores argumentam que poderiam ser difíceis de alcançar através de passos evolutivos graduais.

7.   Transferência horizontal de genes (HGT)

EV Koonin (2012): O sequenciamento massivo subsequente de numerosos genomas microbianos completos revelou novos fenômenos evolutivos, sendo o mais fundamental deles: transferência horizontal generalizada de genes (HGT), em grande parte mediada por vírus e plasmídeos, que moldam os genomas de arqueas e bactérias e  exigem uma revisão radical (se não o abandono) do conceito da Árvore da Vida  1 5

A afirmação de Eugene V. Koonin sobre a transferência horizontal generalizada de genes (HGT) e suas implicações para o conceito da Árvore da Vida é uma perspectiva interessante que desafia alguns pressupostos tradicionais da biologia evolutiva. Na biologia evolutiva, a transferência horizontal de genes refere-se à transferência de material genético de um organismo para outro que não é seu descendente. Este processo pode ocorrer através de mecanismos como infecção viral, transferência de plasmídeos ou contato direto entre células. O HGT foi reconhecido como um fator significativo na evolução dos procariontes (bactérias e arquéias), permitindo a troca de informações genéticas através dos limites das espécies. O conceito tradicional da Árvore da Vida sugere uma árvore evolutiva hierárquica com uma única raiz, representando um ancestral comum universal do qual todas as formas de vida divergiram. Este modelo assume que a maior parte da herança genética ocorre através da descendência vertical, com apenas troca genética limitada entre linhagens. A observação da HGT generalizada, conforme mencionada por Koonin, desafia a estrita suposição de herança vertical da Árvore da Vida. Quando o material genético é frequentemente transferido horizontalmente entre espécies, pode confundir as fronteiras entre ramos distintos da árvore, tornando mais difícil traçar um ancestral comum universal claro. A visão tradicional da evolução envolve um padrão de ramificação bem definido, onde cada linhagem evolui independentemente ao longo do tempo. No entanto, com uma extensa HGT, a composição genética dos organismos torna-se mais parecida com um mosaico, com genes de várias fontes contribuindo para o genoma de um organismo. Esta complexa troca de informações genéticas complica o delineamento claro das relações ancestrais. Se o HGT for difundido e frequente, torna-se um desafio identificar uma única raiz para a Árvore da Vida. Em vez de um único ancestral comum, o HGT sugere que o material genético foi amplamente trocado entre vários ramos, tornando difícil identificar uma origem universal. A prevalência de HGT sugere um padrão de evolução mais semelhante a uma rede, onde a informação genética pode fluir entre organismos de diferentes linhagens. Isso contrasta com o modelo tradicional em forma de árvore que assume principalmente herança vertical. É importante notar que, embora o HGT desafie a simplicidade do modelo da Árvore da Vida, ele não nega necessariamente a possibilidade de um ancestral comum universal. Faz, no entanto, complica a narrativa tradicional e requer uma compreensão mais matizada das relações entre os diferentes domínios da vida. Alguns investigadores propõem modelos alternativos, como uma teia de vida ou um anel de vida, para melhor capturar as complexidades introduzidas pela HGT.

8.  Diferenças de RNA polimerase

Diferenças de RNA polimerase: Os procariontes contêm apenas três elementos promotores diferentes:  promotores -10, -35 e elementos a montante.  Os eucariotos contêm muitos elementos promotores diferentes: Caixa TATA, elementos iniciadores, elemento promotor central downstream, caixa CAAT e caixa GC, para citar alguns. Os eucariontes possuem três tipos de RNA polimerases, I, II e III, e os procariontes possuem apenas um tipo. Os eucariotos formam um complexo de iniciação com vários fatores de transcrição que se dissociam após a conclusão da iniciação. Não existe tal estrutura observada em procariontes. Outra diferença principal entre os dois é que a transcrição e a tradução ocorrem simultaneamente em procariontes e em eucariontes o RNA é primeiro transcrito no núcleo e depois traduzido no citoplasma. RNAs de eucariotos sofrem modificações pós-transcricionais, incluindo: capeamento, poliadenilação e splicing. Esses eventos não ocorrem em procariontes. Os mRNAs em procariontes tendem a conter muitos genes diferentes em um único mRNA, o que significa que são policistrônicos. Os eucariotos contêm mRNAs que são monocistrônicos. A terminação em procariontes é feita por mecanismos dependentes de rho ou independentes de rho. Em eucariotos, a transcrição é terminada por dois elementos: um sinal poli(A) e uma sequência terminadora a jusante.  1 6

Elementos promotores

Os elementos promotores são sequências específicas de DNA localizadas a montante dos genes que servem como locais de reconhecimento para fatores de transcrição e RNA polimerase durante o início da transcrição. Eles desempenham um papel fundamental na determinação de quando e onde começa a transcrição genética. Estes elementos promotores variam entre os três domínios da vida e estas diferenças desafiam o conceito de um Ancestral Comum Universal (UCA). Nas bactérias, os elementos promotores são relativamente simples. As duas sequências promotoras principais são as sequências -10 (caixa de Pribnow) e -35. A sequência -10, frequentemente representada como "TATAAT", está localizada cerca de 10 pares de bases a montante do local de início da transcrição e é reconhecida pela RNA polimerase para ligação. A sequência -35, cerca de 35 pares de bases a montante, ajuda a estabilizar a ligação da RNA polimerase ao promotor. Estas sequências são reconhecidas pela RNA polimerase bacteriana e são suficientes para iniciar a transcrição. Os elementos promotores de arqueas também compartilham algumas semelhanças com os promotores bacterianos, mas podem ser mais diversos e variáveis. Archaea possui múltiplas RNA polimerases, cada uma reconhecendo elementos promotores distintos. Esses elementos não são tão universalmente conservados como os das bactérias e muitas vezes dependem da linhagem arqueológica específica. Os elementos promotores eucarióticos são notavelmente mais complexos do que os dos procariontes. Os genomas eucarióticos possuem uma ampla gama de elementos promotores que interagem com vários fatores de transcrição e proteínas reguladoras para facilitar o início da transcrição. Nos eucariotos, existem vários tipos diferentes de elementos promotores que contribuem para a regulação da transcrição genética. Embora o número e a variedade específicos possam variar dependendo do gene e do organismo, aqui está uma visão geral de alguns dos elementos promotores mais comuns encontrados em eucariotos: A caixa TATA é um dos elementos promotores mais conhecidos em eucariotos. É uma sequência de DNA com a sequência de consenso “TATAAAA”. Desempenha um papel crucial no posicionamento da RNA polimerase II para o início da transcrição. O elemento iniciador é uma curta sequência de DNA frequentemente encontrada perto do local de início da transcrição. Ajuda a direcionar o início preciso da transcrição, interagindo com fatores de transcrição e RNA polimerase II. A caixa GC contém a sequência de DNA “GGGCGG” e é reconhecida por fatores de transcrição específicos. Pode contribuir para a ligação de proteínas reguladoras que afetam o início da transcrição. A caixa CAAT contém a sequência “CCAAT” e é reconhecida por fatores de transcrição que contribuem para o início da transcrição. Este elemento está localizado a jusante do local de início da transcrição e está envolvido no início da transcrição e na ligação de fatores de transcrição. Embora não façam parte estritamente do promotor central, os intensificadores e os silenciadores são sequências de DNA que podem estar localizadas longe do gene que regulam. Eles ligam fatores de transcrição e influenciam a taxa de transcrição de forma positiva (intensificadores) ou negativa (silenciadores). Embora não seja um elemento promotor no sentido tradicional, o sinal poli(A) marca o final de um gene e é importante para a terminação da transcrição e poliadenilação. O fator de transcrição Sp1 liga-se a sequências específicas de DNA e pode estar envolvido na iniciação e regulação da transcrição. Em genes eucarióticos mais complexos, pode haver múltiplos elementos promotores trabalhando em combinação, formando módulos reguladores que controlam coletivamente a expressão gênica. Nem todos os genes dos eucariotos contêm todos esses elementos, e a combinação de elementos pode variar amplamente. Além disso, diferentes organismos podem apresentar variações nas sequências e arranjos exatos destes elementos promotores. A diversidade e complexidade dos elementos promotores em eucariotos refletem a natureza complexa da regulação genética nestes organismos. Nem todos os genes dos eucariotos contêm todos esses elementos, e a combinação de elementos pode variar amplamente. Além disso, diferentes organismos podem apresentar variações nas sequências e arranjos exatos destes elementos promotores. A diversidade e complexidade dos elementos promotores em eucariotos refletem a natureza complexa da regulação genética nestes organismos. Nem todos os genes dos eucariotos contêm todos esses elementos, e a combinação de elementos pode variar amplamente. Além disso, diferentes organismos podem apresentar variações nas sequências e arranjos exatos destes elementos promotores. A diversidade e complexidade dos elementos promotores em eucariotos refletem a natureza complexa da regulação genética nestes organismos.

As diferenças nos elementos promotores nos três domínios da vida desafiam a ideia de uma célula ancestral simples e única como a origem de toda a vida. A hipótese UCA sugere que toda a vida partilha um ancestral evolutivo comum com a maquinaria celular básica. No entanto, os complexos e diversos elementos promotores encontrados nos eucariontes desafiam a noção de que eles evoluíram a partir de um último ancestral comum universal. Alguns afirmam que o último ancestral comum universal teria sido mais sofisticado do que originalmente previsto no modelo UCA. À medida que a nossa compreensão da genética, da biologia molecular e da diversidade da vida cresceu, alguns investigadores começaram a questionar a simplicidade do LUCA e se ele representava verdadeiramente uma forma de vida simples e primitiva. Os processos necessários à vida – como replicação do DNA, transcrição, tradução e metabolismo energético – são altamente complexos. Esses processos envolvem maquinaria molecular complexa e coordenação entre vários componentes. Esta complexidade sugere que mesmo as primeiras formas de vida podem ter sido mais sofisticadas do que se imaginava originalmente. Se o LUCA fosse de facto mais sofisticado do que o previsto, sugeriria um cenário em que certas linhagens evoluíram para se tornarem mais simples ao longo do tempo. Este conceito de devolução vai contra a visão tradicional da evolução, que normalmente envolve a acumulação de complexidade ao longo do tempo. A ideia de que eventos prebióticos dariam origem a um LUCA mais complexo, que posteriormente evoluiria para formas mais simples após adquirir características mais complexas, parece extremamente improvável. Esses processos envolvem maquinaria molecular complexa e coordenação entre vários componentes. Esta complexidade sugere que mesmo as primeiras formas de vida podem ter sido mais sofisticadas do que se imaginava originalmente. Se o LUCA fosse de facto mais sofisticado do que o previsto, sugeriria um cenário em que certas linhagens evoluíram para se tornarem mais simples ao longo do tempo. Este conceito de devolução vai contra a visão tradicional da evolução, que normalmente envolve a acumulação de complexidade ao longo do tempo. A ideia de que eventos prebióticos dariam origem a um LUCA mais complexo, que posteriormente evoluiria para formas mais simples após adquirir características mais complexas, parece extremamente improvável. Esses processos envolvem maquinaria molecular complexa e coordenação entre vários componentes. Esta complexidade sugere que mesmo as primeiras formas de vida podem ter sido mais sofisticadas do que se imaginava originalmente. Se o LUCA fosse de facto mais sofisticado do que o previsto, sugeriria um cenário em que certas linhagens evoluíram para se tornarem mais simples ao longo do tempo. Este conceito de devolução vai contra a visão tradicional da evolução, que normalmente envolve a acumulação de complexidade ao longo do tempo. A ideia de que eventos prebióticos dariam origem a um LUCA mais complexo, que posteriormente evoluiria para formas mais simples após adquirir características mais complexas, parece extremamente improvável. Se o LUCA fosse de facto mais sofisticado do que o previsto, sugeriria um cenário em que certas linhagens evoluíram para se tornarem mais simples ao longo do tempo. Este conceito de devolução vai contra a visão tradicional da evolução, que normalmente envolve a acumulação de complexidade ao longo do tempo. A ideia de que eventos prebióticos dariam origem a um LUCA mais complexo, que posteriormente evoluiria para formas mais simples após adquirir características mais complexas, parece extremamente improvável. Se o LUCA fosse de facto mais sofisticado do que o previsto, sugeriria um cenário em que certas linhagens evoluíram para se tornarem mais simples ao longo do tempo. Este conceito de devolução vai contra a visão tradicional da evolução, que normalmente envolve a acumulação de complexidade ao longo do tempo. A ideia de que eventos prebióticos dariam origem a um LUCA mais complexo, que posteriormente evoluiria para formas mais simples após adquirir características mais complexas, parece extremamente improvável.

Alguns cientistas sugerem que LUCA pode não ter sido um organismo único, mas sim uma população dinâmica de células primitivas com características diversas. Mas isso introduziria o seu próprio conjunto de questões e desafios intrigantes. Se LUCA não era uma entidade única, mas uma população de diversas células primitivas, levantam-se questões sobre como esta diversidade se originou. Eles surgiram através de processos independentes ou houve uma origem comum para as diversas características desta população? O conceito de LUCA como uma população de células com características diversas implicaria que a informação genética fosse partilhada entre estas células. Esta ideia desafia a nossa compreensão dos primeiros mecanismos de transferência genética e do surgimento de mecanismos como a transferência horizontal de genes que prevalecem nos organismos modernos. O surgimento de uma população dinâmica de células primitivas implica que o ambiente em que a vida se originou já era complexo e capaz de suportar diversas formas de vida. Isto levanta questões sobre as condições iniciais da Terra, a disponibilidade de recursos e as interações entre os diferentes processos químicos e físicos que contribuíram para a origem da vida. Se LUCA não fosse um organismo único, mas uma população, isso implica que diferentes linhagens dentro desta população poderiam ter seguido trajetórias evolutivas diferentes. As diferenças nos elementos promotores entre procariontes, archaea e eucariotos implicam que estes grupos podem ter evoluído independentemente os seus mecanismos de iniciação da transcrição, indicando múltiplos caminhos de evolução em vez de uma única origem. Esta variação desafia a noção de um mundo universal,

Tipos de RNA Polimerase

As diferenças nos tipos de RNA polimerase entre os três domínios da vida são mais um desafio ao conceito de um Ancestral Comum Universal (LUCA). Os procariontes, incluindo bactérias e arquéias, geralmente possuem um único tipo de RNA polimerase responsável pela transcrição de todos os tipos de RNA, incluindo mRNA, rRNA e tRNA. Esta única RNA polimerase realiza uma série de atividades de transcrição nesses organismos. As subunidades e fatores específicos associados a esta RNA polimerase podem variar entre diferentes linhagens procarióticas. As células eucarióticas são mais complexas e contêm três tipos distintos de RNA polimerases: RNA polimerase I, RNA polimerase II e RNA polimerase III. Cada uma dessas polimerases é responsável por transcrever tipos específicos de RNA:

RNA Polimerase I: Transcreve grandes genes de RNA ribossômico (rRNA) que são componentes do ribossomo.
RNA Polimerase II: Transcreve genes codificadores de proteínas, produzindo RNA mensageiro (mRNA) que serve como modelo para a síntese de proteínas.
RNA Polimerase III: Transcreve genes de RNA funcionais menores, como RNA de transferência (tRNA), RNA ribossômico pequeno (5S rRNA) e vários pequenos RNAs nucleares (snRNAs).

A presença de três tipos distintos de RNA polimerases em eucariotos, cada uma especializada na transcrição de diferentes tipos de RNA, apresenta um desafio ao conceito LUCA. A hipótese LUCA sugere que toda a vida partilha um ancestral comum com maquinaria celular simples. No entanto, a complexidade e a diversidade das RNA polimerases nos três domínios da vida levantam questões sobre a evolução da maquinaria de transcrição. Se LUCA fosse um ancestral simples com uma única RNA polimerase, isso implicaria que o aparelho de transcrição mais complexo dos eucariotos evoluiu após a divergência das linhagens procarióticas e eucarióticas. A presença de RNA polimerases especializadas em eucariotos sugere que essas máquinas moleculares complexas tiveram uma origem independente dentro de linhagens eucarióticas. Isto desafia a ideia de que um único, a simples RNA polimerase ancestral deu origem a todos os sistemas de transcrição subsequentes. Se as RNA polimerases eucarióticas evoluíram independentemente, isso implica que uma complexidade molecular semelhante surgiu várias vezes. Esta emergência convergente de maquinaria de transcrição complexa em diferentes linhagens contradiz a noção de um único LUCA com um aparelho de transcrição simples. A existência de RNA polimerases distintas em eucariotos indica que os processos de transcrição podem ter sido complexos mesmo no início da existência de células eucarióticas.

A interdependência e coordenação entre os três tipos distintos de RNA polimerases em eucariotos introduzem outra camada de complexidade. Esta interdependência pode desafiar a ideia de uma trajetória evolutiva simples e sugere que o surgimento da maquinaria de transcrição eucariótica não foi um processo simples e gradual. As células eucarióticas possuem redes regulatórias intrincadas que garantem o funcionamento adequado das RNA polimerases I, II e III. Estas polimerases são responsáveis ​​pela transcrição de diferentes tipos de RNA, mas as suas atividades devem ser coordenadas para manter a homeostase celular e apoiar processos essenciais como a síntese proteica e a biogénese dos ribossomas.
As atividades das três RNA polimerases estão interligadas de forma a garantir uma expressão equilibrada de diferentes tipos de RNAs. Por exemplo, o RNA ribossômico (rRNA) transcrito pela RNA polimerase I é necessário para a montagem do ribossomo, que por sua vez influencia a tradução do RNA mensageiro (mRNA) transcrito pela RNA polimerase II. As perturbações neste equilíbrio podem ter efeitos profundos na viabilidade celular. As células eucarióticas usam fatores de transcrição compartilhados para regular todas as três RNA polimerases. Esses fatores se ligam às sequências promotoras e iniciam a transcrição. A presença de fatores de transcrição comuns sugere um nível de complexidade que parece não se alinhar com uma evolução gradual, passo a passo, a partir de um simples ancestral. A operação interdependente das RNA polimerases influencia a regulação genética. Por exemplo, fatores de transcrição que se ligam a um promotor podem afetar múltiplas RNA polimerases, impactando a expressão de diversos tipos de RNA. Esta intrincada regulação é difícil de explicar através de um caminho evolutivo linear. O estabelecimento dos mecanismos reguladores necessários para a operação interdependente das RNA polimerases é em si um processo complexo. O surgimento de tal rede regulatória envolveria a evolução de interações específicas proteína-proteína, domínios de reconhecimento de DNA e vias de sinalização complexas. As interações entre as RNA polimerases e seus fatores associados não são apenas complexas, mas também fortemente integradas a outros processos celulares. Isto levanta questões sobre como surgiu tal complexidade. Esta intrincada regulação é difícil de explicar através de um caminho evolutivo linear. O estabelecimento dos mecanismos reguladores necessários para a operação interdependente das RNA polimerases é em si um processo complexo. O surgimento de tal rede regulatória envolveria a evolução de interações específicas proteína-proteína, domínios de reconhecimento de DNA e vias de sinalização complexas. As interações entre as RNA polimerases e seus fatores associados não são apenas complexas, mas também fortemente integradas a outros processos celulares. Isto levanta questões sobre como surgiu tal complexidade. Esta intrincada regulação é difícil de explicar através de um caminho evolutivo linear. O estabelecimento dos mecanismos reguladores necessários para a operação interdependente das RNA polimerases é em si um processo complexo. O surgimento de tal rede regulatória envolveria a evolução de interações específicas proteína-proteína, domínios de reconhecimento de DNA e vias de sinalização complexas. As interações entre as RNA polimerases e seus fatores associados não são apenas complexas, mas também fortemente integradas a outros processos celulares. Isto levanta questões sobre como surgiu tal complexidade. O surgimento de tal rede regulatória envolveria a evolução de interações específicas proteína-proteína, domínios de reconhecimento de DNA e vias de sinalização complexas. As interações entre as RNA polimerases e seus fatores associados não são apenas complexas, mas também fortemente integradas a outros processos celulares. Isto levanta questões sobre como surgiu tal complexidade. O surgimento de tal rede regulatória envolveria a evolução de interações específicas proteína-proteína, domínios de reconhecimento de DNA e vias de sinalização complexas. As interações entre as RNA polimerases e seus fatores associados não são apenas complexas, mas também fortemente integradas a outros processos celulares. Isto levanta questões sobre como surgiu tal complexidade.

Complexo de Iniciação

As diferenças no início da transcrição entre os três domínios da vida fornecem insights sobre a complexidade da regulação da transcrição e também desafiam o conceito de um Ancestral Comum Universal (LUCA). O início da transcrição eucariótica envolve a formação de um complexo entre a RNA polimerase II e uma infinidade de fatores de transcrição. Este complexo é denominado complexo de pré-iniciação (PIC) e se forma na região promotora dos genes. Os fatores de transcrição incluem fatores de transcrição gerais (GTFs), como TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF e TFIIH. Esses fatores ajudam a posicionar a RNA polimerase II no local de início da transcrição, facilitam o desenrolamento do DNA e auxiliam na eliminação do promotor. O PIC posteriormente dissocia-se e a RNA polimerase II inicia a transcrição. Em procariontes, o início da transcrição é mais simples em comparação aos eucariotos. Uma única RNA polimerase reconhece a sequência promotora, que consiste em -10 e -35 elementos (em bactérias) e elementos de reconhecimento semelhantes em archaea. Não existem complexos elaborados de pré-iniciação envolvendo múltiplos fatores de transcrição. Em vez disso, a RNA polimerase liga-se diretamente ao promotor e inicia a transcrição sem a necessidade de extensos fatores reguladores.

O elaborado complexo de pré-iniciação na iniciação da transcrição eucariótica, comparado ao processo mais simples nos procariotos, levanta questões sobre a origem da maquinaria de transcrição e desafia a hipótese LUCA. A formação do complexo de pré-iniciação em eucariotos envolve múltiplos fatores de transcrição e intrincadas interações moleculares. Esta complexidade levanta questões sobre como um sistema tão elaborado poderia ter surgido de um ancestral comum mais simples. A presença de mecanismos de iniciação da transcrição altamente distintos em procariontes e eucariotos sugere que estes mecanismos se originaram independentemente em cada linhagem. Se o LUCA possuísse um sistema de iniciação da transcrição mais simples, o surgimento do mecanismo eucariótico mais complexo exigiria múltiplos eventos independentes. A evolução de um processo de iniciação mais complexo em eucariontes e a aparente perda desta complexidade em procariontes sugerem um cenário paradoxal: LUCA precisaria evoluir o sistema eucariótico complexo e depois subsequentemente devolver ou perder estas características elaboradas para se tornar o sistema procariótico mais simples. A iniciação da transcrição eucariótica envolve numerosos componentes reguladores, enquanto a iniciação procariótica é relativamente simplificada. A presença destas redes reguladoras complexas em eucariontes é difícil de explicar através da evolução gradual a partir de um simples LUCA. A iniciação da transcrição eucariótica envolve numerosos componentes reguladores, enquanto a iniciação procariótica é relativamente simplificada. A presença destas redes reguladoras complexas em eucariontes é difícil de explicar através da evolução gradual a partir de um simples LUCA. A iniciação da transcrição eucariótica envolve numerosos componentes reguladores, enquanto a iniciação procariótica é relativamente simplificada. A presença destas redes reguladoras complexas em eucariontes é difícil de explicar através da evolução gradual a partir de um simples LUCA.

Acoplamento de transcrição e tradução

Nos procariontes, a transcrição e a tradução estão fortemente acopladas. Isto significa que a tradução de uma molécula de mRNA pode começar quase imediatamente após a RNA polimerase começar a transcrever o gene. Os ribossomos podem se ligar ao mRNA à medida que ele é sintetizado, permitindo transcrição e tradução simultâneas. Este acoplamento permite a rápida expressão genética e é uma marca registrada das células procarióticas. A expressão gênica eucariótica é mais compartimentada. A transcrição ocorre no núcleo, resultando na formação de uma molécula de pré-mRNA. Este pré-mRNA sofre várias modificações pós-transcricionais, incluindo capeamento na extremidade 5', adição de uma cauda poli(A) na extremidade 3' e splicing para remover íntrons e unir éxons. Somente após a conclusão dessas modificações é que o mRNA maduro sai do núcleo e entra no citoplasma para tradução. As diferenças distintas no acoplamento de transcrição e tradução entre procariontes e eucariontes fornecem evidências contra a noção de um único ancestral comum com um processo simples de expressão genética. A transcrição e tradução acopladas em procariontes contrastam com o processo mais complexo e compartimentado em eucariotos. Isto sugere que estes processos se originaram independentemente em cada linhagem, o que desafia a ideia de um LUCA simples com um mecanismo unificado de expressão genética. A transcrição e tradução acopladas em procariontes contrastam com o processo mais complexo e compartimentado em eucariotos. Isto sugere que estes processos se originaram independentemente em cada linhagem, o que desafia a ideia de um LUCA simples com um mecanismo unificado de expressão genética. A transcrição e tradução acopladas em procariontes contrastam com o processo mais complexo e compartimentado em eucariotos. Isto sugere que estes processos se originaram independentemente em cada linhagem, o que desafia a ideia de um LUCA simples com um mecanismo unificado de expressão genética.
Se o LUCA possuísse um sistema acoplado de transcrição-tradução, a evolução de um processo mais complexo e compartimentado em eucariotos exigiria a perda desse acoplamento. É contra-intuitivo propor que os organismos evoluíram para se tornarem mais complexos e depois perderam características que já existiam. As modificações pós-transcricionais e os processos de transporte nuclear-citoplasmático em eucariotos acrescentam complexidade regulatória à expressão gênica. É difícil explicar esta complexidade através da evolução gradual a partir de um simples LUCA. A presença de uma membrana nuclear em eucariotos separa fisicamente a transcrição e a tradução. A evolução desta barreira, juntamente com a maquinaria molecular associada, levanta questões sobre o desenvolvimento gradual destas características. 

A evolução de uma membrana nuclear, que separa fisicamente o núcleo do citoplasma nas células eucarióticas, apresenta desafios e complexidades significativas que levantam questões sobre o seu desenvolvimento gradual. A membrana nuclear é seletivamente permeável, permitindo que moléculas específicas entrem e saiam do núcleo. A evolução dessa permeabilidade seletiva requer o desenvolvimento de mecanismos complexos de transporte e complexos de poros nucleares, que envolvem numerosas proteínas. É difícil imaginar a emergência gradual destes mecanismos de transporte precisamente coordenados. Complexos de poros nucleares (NPCs) são grandes conjuntos de proteínas que medeiam o transporte de moléculas entre o núcleo e o citoplasma. A formação e função dos NPCs envolvem interações entre uma infinidade de proteínas. A montagem gradual destas estruturas intrincadas, juntamente com a coordenação das suas funções, apresenta um desafio para a evolução gradual. A presença de uma membrana nuclear necessita da regulação de processos como transcrição e tradução. Os sinais são necessários para a comunicação entre o núcleo e o citoplasma, garantindo a coordenação adequada da expressão genética. A evolução destes mecanismos reguladores, incluindo moléculas sinalizadoras e receptores, aumenta a complexidade das interações nuclear-citoplasmáticas. As moléculas destinadas ao núcleo transportam sinais de localização nuclear (NLS) que garantem o seu transporte através dos poros nucleares. A evolução dos NLSs, bem como dos mecanismos que os reconhecem e respondem a eles, requer o desenvolvimento gradual de sequências peptídicas específicas e sistemas de reconhecimento de proteínas. A presença de uma membrana nuclear tem implicações na replicação, reparo e manutenção do DNA. A evolução dos sistemas para salvaguardar a integridade genómica dentro do núcleo, bem como os mecanismos de reparação, acrescenta outra camada de complexidade ao desenvolvimento das células eucarióticas. O transporte de moléculas através da membrana nuclear envolve gasto de energia. A evolução dos sistemas de transporte dependentes de energia, como os que utilizam GTPases, complica ainda mais o desenvolvimento gradual da barreira nuclear-citoplasmática. As células eucarióticas requerem uma coordenação estreita entre os processos nucleares e citoplasmáticos. A evolução gradual destas interações coordenadas, envolvendo sinais moleculares, modificações proteicas e outros mecanismos reguladores, é difícil de explicar de forma gradual. A presença de uma membrana nuclear e suas características associadas introduzem um nível de complexidade que é difícil de conciliar com um processo evolutivo simples e gradual. A evolução da barreira nuclear-citoplasmática envolveria a coevolução de numerosos componentes moleculares intrincados, suas interações e os sistemas reguladores que garantem o funcionamento celular adequado. O surgimento destas características levanta questões sobre como uma série gradual de mudanças poderia levar à formação da célula eucariótica com sua arquitetura e mecanismos complexos. e os sistemas regulatórios que garantem o funcionamento celular adequado. O surgimento destas características levanta questões sobre como uma série gradual de mudanças poderia levar à formação da célula eucariótica com sua arquitetura e mecanismos complexos. e os sistemas regulatórios que garantem o funcionamento celular adequado. O surgimento destas características levanta questões sobre como uma série gradual de mudanças poderia levar à formação da célula eucariótica com sua arquitetura e mecanismos complexos.

Modificações pós-transcricionais

As diferenças no processamento de mRNA entre os três domínios da vida revelam a natureza complexa da expressão genética e apresentam desafios ao conceito de um Ancestral Comum Universal (LUCA). Nos procariontes, o mRNA é relativamente simples e é transcrito como uma sequência contínua. Não sofre extensas modificações pós-transcricionais. Não há capeamento, poliadenilação ou emenda envolvida. A transcrição primária é normalmente traduzida diretamente, e as regiões codificantes de múltiplos genes podem até estar presentes em uma única molécula de mRNA (mRNA policistrônico). Os pré-mRNAs eucarióticos passam por uma série de modificações complexas antes de se tornarem mRNA maduros:

Capping:Uma tampa de 7-metilguanosina é adicionada à extremidade 5' do pré-mRNA. Esta tampa protege o mRNA da degradação e é essencial para o início da tradução.
Poliadenilação: Uma cauda poli(A) é adicionada à extremidade 3' do pré-mRNA. Esta cauda contribui para a estabilidade do mRNA e influencia a eficiência da tradução.
Splicing: Os genes eucarióticos geralmente contêm íntrons – sequências não codificantes dentro do gene. Os íntrons são removidos por meio de um processo denominado splicing, que envolve a remoção de íntrons e a união de éxons para criar uma sequência de codificação contínua.

As diferenças nos mecanismos de processamento de mRNA entre procariontes e eucariotos desafiam o conceito de um único ancestral comum com um sistema unificado de expressão genética. A elaborada série de modificações que os pré-mRNAs eucarióticos sofrem antes de se tornarem mRNA maduros levanta questões sobre como tal complexidade poderia ter surgido de um ancestral comum mais simples. A evolução do capeamento, poliadenilação e splicing envolve o desenvolvimento de maquinaria molecular específica e interações moleculares intrincadas.

Capping refere-se à adição de um cap de 7-metilguanosina (m7G) à extremidade 5' do pré-mRNA eucariótico. Este limite desempenha um papel crucial na estabilidade, transporte e início da tradução do mRNA. O processo de capeamento envolve várias etapas enzimáticas:

Enzima de capeamento:Um complexo enzimático de cobertura adiciona o limite m7G à extremidade 5' do pré-mRNA nascente logo após o início da transcrição.
Guanosina Trifosfatase (GTPase): Esta enzima hidrolisa o GTP para produzir o monofosfato de guanosina (GMP) necessário para a adição do cap.
Poliadenilação: A  poliadenilação envolve a adição de uma cauda poli(A) à extremidade 3' do pré-mRNA eucariótico. A cauda poli(A) contribui para a estabilidade do mRNA, exportação do núcleo e tradução. O processo de poliadenilação inclui:
Complexo de Clivagem e Poliadenilação: Um complexo de proteínas reconhece uma sequência de sinal específica no pré-mRNA e o cliva próximo à extremidade 3'. O mesmo complexo adiciona uma sequência de nucleotídeos de adenina (cauda poli(A)) ao sítio clivado.
Poli(A) Polimerase:Esta enzima adiciona os resíduos de adenosina ao mRNA, criando a cauda poli(A).
Splicing:  O splicing envolve a remoção de íntrons (regiões não codificantes) do pré-mRNA eucariótico e a união de éxons (regiões codificantes) para criar uma sequência de codificação contínua. 

O processo de splicing é mediado por um grande complexo denominado spliceossomo, composto por componentes proteicos e de RNA:

Ribonucleoproteínas nucleares pequenas (snRNPs): são complexos RNA-proteína que formam o núcleo do spliceossomo. Eles reconhecem sequências específicas nas fronteiras de íntrons e éxons.
Fatores de splicing: Várias proteínas auxiliam no posicionamento dos snRNPs e facilitam a reação de splicing.
Sequência de ponto de ramificação:Um resíduo específico de adenina dentro do íntron forma uma estrutura em forma de laço durante o splicing, que é essencial para a remoção do íntron.

Esses processos envolvem interações moleculares intrincadas, incluindo interações RNA-RNA, interações RNA-proteína e interações complexas enzima-substrato. A maquinaria molecular necessária para cada um destes processos deve ser altamente coordenada para garantir o processamento preciso e eficiente do mRNA. A evolução destes componentes ao longo do tempo, juntamente com a sua integração em complexos funcionais, apresenta desafios ao conceito de um desenvolvimento simples e gradual da expressão genética eucariótica a partir de um ancestral comum.

Os componentes específicos e suas interações podem variar entre diferentes organismos eucarióticos, refletindo a diversidade de soluções que foram instanciadas para desempenhar funções semelhantes. A complexidade destes processos e da sua maquinaria subjacente é uma prova das complexidades da regulação da expressão genética em células eucarióticas. A presença de mecanismos distintos de processamento de mRNA em procariontes e eucariontes sugere que esses processos tiveram origens independentes. Se o LUCA possuísse um sistema de processamento de mRNA mais simples, o surgimento do sistema eucariótico mais complexo exigiria múltiplos eventos evolutivos independentes. Se o LUCA tivesse um sistema de processamento de mRNA mais complexo, a evolução do sistema procariótico mais simples implicaria na perda destas características.
As modificações pós-transcricionais em eucariotos acrescentam outra camada de complexidade regulatória à expressão genética. O surgimento destes mecanismos reguladores desafia a evolução gradual do processamento de mRNA a partir de um LUCA mais simples.

mRNA monocistrônico e policistrônico

As diferenças na organização dos genes nas moléculas de mRNA entre os três domínios da vida fornecem insights sobre a complexidade da expressão genética e desafiam o conceito de um Ancestral Comum Universal (LUCA). Nos procariontes, os mRNAs são frequentemente policistrônicos, o que significa que podem transportar a informação de codificação de múltiplos genes em um único transcrito. Este arranjo permite a expressão coordenada de genes funcionalmente relacionados que fazem parte do mesmo operon. Um operon é uma unidade funcional de DNA bacteriano ou arqueal que consiste em um agrupamento de genes sob o controle de um único promotor. Os genes dentro de um operon geralmente estão relacionados em função e frequentemente contribuem para uma via metabólica ou processo celular específico. O conceito de operon foi proposto pela primeira vez por François Jacob e Jacques Monod na década de 1960, enquanto estudavam a regulação genética em bactérias, particularmente no organismo modelo Escherichia coli (E. coli). A tradução dos genes individuais ocorre diretamente a partir da mesma molécula de mRNA. Os mRNAs policistrônicos são comumente encontrados em genomas de bactérias e arqueas. Os mRNAs eucarióticos são tipicamente monocistrônicos, codificando a informação para apenas um gene por molécula de mRNA. Este arranjo garante que a tradução da informação de um único gene não seja influenciada por outros genes no mesmo mRNA. Os genes eucarióticos são geralmente transcritos individualmente, e cada pré-mRNA sofre modificações pós-transcricionais antes de se tornar um mRNA maduro. Este mecanismo permite a regulação precisa da expressão genética. particularmente o organismo modelo Escherichia coli (E. coli). A tradução dos genes individuais ocorre diretamente a partir da mesma molécula de mRNA. Os mRNAs policistrônicos são comumente encontrados em genomas de bactérias e arqueas. Os mRNAs eucarióticos são tipicamente monocistrônicos, codificando a informação para apenas um gene por molécula de mRNA. Este arranjo garante que a tradução da informação de um único gene não seja influenciada por outros genes no mesmo mRNA. Os genes eucarióticos são geralmente transcritos individualmente, e cada pré-mRNA sofre modificações pós-transcricionais antes de se tornar um mRNA maduro. Este mecanismo permite a regulação precisa da expressão genética. particularmente o organismo modelo Escherichia coli (E. coli). A tradução dos genes individuais ocorre diretamente a partir da mesma molécula de mRNA. Os mRNAs policistrônicos são comumente encontrados em genomas de bactérias e arqueas. Os mRNAs eucarióticos são tipicamente monocistrônicos, codificando a informação para apenas um gene por molécula de mRNA. Este arranjo garante que a tradução da informação de um único gene não seja influenciada por outros genes no mesmo mRNA. Os genes eucarióticos são geralmente transcritos individualmente, e cada pré-mRNA sofre modificações pós-transcricionais antes de se tornar um mRNA maduro. Este mecanismo permite a regulação precisa da expressão genética. Os mRNAs policistrônicos são comumente encontrados em genomas de bactérias e arqueas. Os mRNAs eucarióticos são tipicamente monocistrônicos, codificando a informação para apenas um gene por molécula de mRNA. Este arranjo garante que a tradução da informação de um único gene não seja influenciada por outros genes no mesmo mRNA. Os genes eucarióticos são geralmente transcritos individualmente, e cada pré-mRNA sofre modificações pós-transcricionais antes de se tornar um mRNA maduro. Este mecanismo permite a regulação precisa da expressão genética. Os mRNAs policistrônicos são comumente encontrados em genomas de bactérias e arqueas. Os mRNAs eucarióticos são tipicamente monocistrônicos, codificando a informação para apenas um gene por molécula de mRNA. Este arranjo garante que a tradução da informação de um único gene não seja influenciada por outros genes no mesmo mRNA. Os genes eucarióticos são geralmente transcritos individualmente, e cada pré-mRNA sofre modificações pós-transcricionais antes de se tornar um mRNA maduro. Este mecanismo permite a regulação precisa da expressão genética. e cada pré-mRNA sofre modificações pós-transcricionais antes de se tornar um mRNA maduro. Este mecanismo permite a regulação precisa da expressão genética. e cada pré-mRNA sofre modificações pós-transcricionais antes de se tornar um mRNA maduro. Este mecanismo permite a regulação precisa da expressão genética.

As diferenças na organização dos genes nas moléculas de mRNA entre procariontes e eucariotos levantam questões sobre a evolução dos mecanismos de expressão gênica e desafiam a ideia de um único ancestral comum com um sistema unificado de expressão gênica. A presença de mRNAs policistrônicos em procariontes e mRNAs monocistrônicos em eucariotos sugere que esses mecanismos de organização e expressão gênica têm origem independente em cada linhagem. Se LUCA possuísse um destes sistemas, o surgimento do outro sistema exigiria múltiplos eventos evolutivos independentes. Os mRNAs policistrônicos em procariontes permitem a expressão coordenada de genes em um operon, simplificando as interações regulatórias. Em contraste, a organização monocistrônica em eucariotos requer mecanismos reguladores mais intrincados para garantir a expressão precisa de genes individuais. A evolução destas redes reguladoras apresenta desafios quando se considera a evolução gradual a partir de um ancestral comum. Se LUCA tivesse um tipo de organização genética, a evolução do outro tipo envolveria a perda de mecanismos existentes (no caso de mRNAs monocistrônicos em eucariontes) ou o ganho de novos mecanismos (no caso de mRNAs policistrônicos em procariontes). Ambos os cenários levantam questões sobre as pressões evolutivas que teriam levado a tais mudanças. A evolução de um sistema policistrônico para um sistema monocistrônico (ou vice-versa) exigiria formas intermediárias que pudessem funcionar de forma eficaz.

Mecanismos de Terminação

As diferenças nos mecanismos de terminação da transcrição entre os três domínios da vida destacam a complexidade da regulação da expressão genética e apresentam desafios ao conceito de um Ancestral Comum Universal (LUCA). A terminação da transcrição procariótica pode ocorrer através de mecanismos dependentes de rho e independentes de rho:

Terminação Dependente de Rho: Neste mecanismo, o fator proteico Rho se liga ao mRNA nascente e se move ao longo dele em direção à RNA polimerase. À medida que a polimerase para num sinal de terminação, Rho alcança e interrompe o complexo mRNA-polimerase, levando à terminação da transcrição.
Rescisão Rho-Independente:Neste mecanismo, uma sequência de terminação específica dentro do transcrito de mRNA forma uma estrutura haste-alça estável seguida por uma sequência de resíduos de uracila (U). Essa estrutura faz com que a RNA polimerase faça uma pausa e se dissocie do molde de DNA, resultando na terminação.

A terminação da transcrição eucariótica envolve mecanismos diferentes em comparação com os procariontes:

Reconhecimento do sinal poli (A): A terminação da transcrição eucariótica é marcada pelo reconhecimento de sinais poli (A) específicos no pré-mRNA. Esses sinais desencadeiam a clivagem do pré-mRNA e a adição de uma cauda de poliadenina (poli(A)) à extremidade 3'.
Sequências do Terminador Downstream:Os genes eucarióticos também contêm sequências terminadoras a jusante que contribuem para a terminação eficiente da transcrição. Estas sequências interagem com fatores de terminação da transcrição para interromper a atividade da RNA polimerase.

As diferenças nos mecanismos de terminação da transcrição entre procariontes e eucariotos levantam questões sobre a evolução destes processos e desafiam a ideia de um único ancestral comum com um sistema unificado de expressão genética. A presença de mecanismos distintos de terminação da transcrição sugere que esses processos tiveram origem independente em cada linhagem. Se LUCA possuísse um tipo de mecanismo de terminação, o surgimento do outro sistema exigiria múltiplos eventos evolutivos independentes. Os mecanismos de terminação da transcrição eucariótica envolvem o reconhecimento de sinais específicos e interações com fatores de terminação. A complexidade destes processos, juntamente com a necessidade de componentes moleculares especializados, é difícil de conciliar com uma evolução gradual a partir de um LUCA mais simples. Os mecanismos de terminação eucariótica estão fortemente integrados com outros processos, como a poliadenilação e o transporte nuclear-citoplasmático. A evolução destas complexas redes reguladoras desafia a ideia de um sistema unificado de expressão genética em LUCA. A evolução de um mecanismo de terminação para outro exigiria formas intermédias que pudessem funcionar eficazmente. A existência de tais intermediários e as vantagens selectivas que conferem colocam desafios ao desenvolvimento gradual dos sistemas de terminação.

9.  Diferenças de biogênese de ribossomos e ribossomos

I. Ebersberger (2014):  Embora pudéssemos identificar contrapartes de E. coli com atividade bioquímica comparável para 12 fatores de biogênese de ribossomos de levedura (RBFs), apenas 2 são conhecidos por participarem da montagem de ribossomos bacterianos. Isto indica que  o recrutamento de proteínas individuais para esta via tem sido largamente independente nas linhagens bacterianas e eucarióticas.  A versão bacteriana de uma proteína ribossômica universal tende a ser  notavelmente diferente  de seu equivalente arqueal, sendo o mesmo verdadeiro, ainda mais dramaticamente, para as aminoacil-tRNA sintetases. Em ambos os casos, num alinhamento de sequência, uma posição constante na composição das Bactérias tende a sê-lo também no seu homólogo arqueal, mas as composições arqueais e bacterianas para essa posição geralmente diferem umas das outras. Além disso, entre as aminoacil-tRNA sintetases,  é comum uma total falta de homologia  entre seções grandes (e características) da versão bacteriana de uma molécula e sua contraparte arqueal. 17 _

Sergey Melnikov (2018): Os ribossomos estão presentes em todas as células vivas, mas suas estruturas são surpreendentemente distintas em diferentes espécies. Mesmo ribossomos relativamente simples de espécies bacterianas, cujos pesos moleculares variam em torno de 2,4 MDa, carregam ~0,7 MDa de RNA único e porções proteicas, que estão faltando nos ribossomos eucarióticos. Notavelmente , essas porções específicas da espécie decoram todos os centros funcionais do ribossomo, incluindo a peptidil-transferase, o túnel de saída do peptídeo, o canal de RNA mensageiro (mRNA), o sítio de decodificação e os sítios de ligação de fatores de tradução e proteínas reguladoras .

:As proteínas ribossômicas centrais, aquelas que apresentam consistência estrutural, abrangem coletivamente aproximadamente 3.000 resíduos de aminoácidos. No entanto, juntamente com este núcleo, certos segmentos proteicos que abrangem cerca de 2.200 resíduos são exclusivos de bactérias e células eucarióticas. Além disso, cerca de 2.700 resíduos constituem segmentos proteicos exclusivos de archaea ou partilhados por archaea e eucariotas, enquanto 1.100 resíduos adicionais formam segmentos proteicos específicos de eucariotas. Esta observação sublinha a notável divergência estrutural presente entre as proteínas ribossomais conservadas nos três domínios da vida. Mesmo em espécies bacterianas comparativamente simples, a quantidade de resíduos dentro de atributos proteicos estruturais distintos é quase equivalente àquelas dentro do núcleo conservado.
Estes elementos estruturais distintos manifestam-se como segmentos de proteínas, variando em comprimento de algumas a várias dezenas de resíduos, frequentemente expostos na superfície da proteína. A prevalência destes segmentos é tal que quase todas as 33 proteínas ribossômicas conservadas carregam pelo menos um segmento variável dentro de cada domínio da vida. Entre as proteínas ribossômicas maiores, como uL2, uL3 ou uL4, múltiplos segmentos de estrutura ou ocorrência diferentes são discerníveis entre bactérias, archaea e eucariotos. Curiosamente, um tema comum emerge nas variações estruturais das proteínas ribossomais – estas alterações surgem predominantemente em extensões de proteínas não globulares. Extensões de proteínas não globulares, também conhecidas como regiões intrinsecamente desordenadas ou regiões intrinsecamente não estruturadas, são segmentos de proteínas que carecem de uma estrutura tridimensional bem definida. Ao contrário das regiões globulares das proteínas que normalmente se dobram em estruturas compactas e estáveis, estas extensões não globulares permanecem desdobradas ou exibem uma estrutura flexível e dinâmica.

Em contraste, segmentos invariáveis ​​comumente adotam uma conformação globular. Por exemplo, a proteína uS14 apresenta um domínio globular imutável – um motivo de dedo de zinco de 30 aminoácidos – enquanto as suas porções variáveis ​​consistem em extensões N- e C-terminais alongadas com dobras distintas em bactérias e eucariotas. Variações comparáveis ​​nas extensões proteicas são predominantes em cerca de dois terços das proteínas ribossômicas conservadas. No entanto, vale a pena notar que certas extensões não globulares mantêm estruturas invariantes em todos os três domínios da vida. Essas extensões são normalmente observadas nas proteínas ribossômicas maiores, como uL2, uL3, uL4, uS12 e uS13, onde estabilizam junções de rRNA universalmente conservadas ou facilitam interações vitais entre ribossomos e seus ligantes. Apesar disso, mesmo essas proteínas exibem extensões não globulares adicionais em espécies de arqueas e eucarióticas. Consequentemente, as proteínas ribossômicas geralmente sofrem uma evolução que preserva a estabilidade de seus domínios globulares, ao mesmo tempo que permite que extensões não globulares variem em tamanho e estrutura terciária nos três domínios da vida.

A presença de segmentos proteicos únicos e extensa variabilidade estrutural nas proteínas ribossômicas em diferentes domínios da vida é evidência de eventos de criação separados, em vez de uma origem evolutiva comum. A existência de segmentos proteicos distintos e específicos em diferentes domínios da vida é um indicador de eventos de criação separados. Se cada domínio possuir características únicas que não são compartilhadas, isso implica um design intencional e não uma linhagem evolutiva. A presença destas características distintas significa que cada domínio foi elaborado individualmente com as suas próprias características, refletindo um design proposital e não um processo evolutivo gradual. A extensa variabilidade estrutural observada nas proteínas ribossômicas em diferentes domínios é evidência de criações distintas.

H. Philippe  (1999): Várias árvores universais compostas conectadas por uma duplicação genética ancestral foram usadas para enraizar a árvore universal da vida. Em todos os casos, essa raiz estava no ramo eubacteriano. No entanto, a validade dos resultados obtidos a partir da análise comparativa de sequências foi recentemente questionada, em particular, no caso de filogenias antigas. Por exemplo, foi demonstrado que vários grupos eucarióticos estão mal colocados no RNA ribossômico ou nas árvores do fator de alongamento devido a taxas desiguais de evolução e saturação mutacional. Além disso, a adição de novas sequências a conjuntos de dados muitas vezes transformou filogenias aparentemente razoáveis ​​em confusas. Assim, revisitamos todas as árvores de proteínas compostas que foram usadas para enraizar a árvore universal da vida até agora (fatores de alongamento, ATPases, tRNA sintetases, carbamoil fosfato sintetases, proteínas de partículas de reconhecimento de sinal) com conjuntos de dados atualizados. Em geral, os dois domínios procarióticos não eram monofiléticos, com vários agrupamentos aberrantes em diferentes níveis da árvore.  Além disso, as respectivas filogenias se contradiziam, de modo que vários cenários ad hoc (paralogia ou transferência lateral de genes) devem ser propostos para se obter a tradicional irmandade Archaebacteria-Eukaryota. Mais importante ainda, todos os marcadores estão fortemente saturados no que diz respeito às substituições de aminoácidos. Como as filogenias inferidas a partir de conjuntos de dados saturados são extremamente sensíveis às diferenças nas taxas evolutivas, as filogenias atuais usadas para enraizar a árvore da vida universal podem ser influenciadas pelo fenômeno da atração de ramos longos. Como o ramo eubacteriano sempre foi o mais longo, o enraizamento eubacteriano poderia ser explicado por uma atração entre este ramo e o ramo longo do grupo externo. Finalmente, sugerimos que um enraizamento eucariótico poderia ser uma hipótese de trabalho mais frutífera, pois fornece, por exemplo, uma explicação simples para a alta similaridade genética de Archaebacteria e Eubacteria inferida a partir da análise completa do genoma. 19

Comentário:O estabelecimento de uma árvore da vida universal tem sido uma jornada marcada por complexidade e complexidades. Várias tentativas de enraizar esta árvore empregando estruturas compostas, conectadas através de duplicações de genes ancestrais, levaram predominantemente a um ponto comum dentro do reino eubacteriano. Esta descoberta, embora consistente em vários casos, foi recentemente examinada, especialmente quando aplicada a antigas relações evolutivas. A análise comparativa de sequências, a pedra angular destes esforços, tem enfrentado desafios, nomeadamente no caso de filogenias antigas. O ritmo de evolução em constante mudança e a saturação de mutações causaram distorções na nossa compreensão. Isto levou a deslocamentos peculiares de certos grupos eucarióticos em árvores construídas a partir de RNA ribossômico ou sequências de fatores de alongamento. Mesmo a adição de novas sequências, aparentemente destinadas a refinar as nossas percepções, ocasionalmente trouxe resultados desconcertantes. O que antes pareciam filogenias razoáveis ​​e lógicas foram confundidas com a infusão de novos dados. Como resultado, foi realizada uma reavaliação abrangente de todas as árvores de proteínas compostas utilizadas para enraizar a árvore da vida universal, utilizando conjuntos de dados atualizados. Num contexto mais amplo, surgiu um padrão em que os domínios procarióticos não mantiveram o seu estatuto monofilético. Agrupamentos curiosos surgiram em diferentes níveis da árvore evolutiva, subvertendo expectativas. Adicionalmente, a contradição inerente entre estas filogenias distintas exigiu a introdução de explicações ad hoc – considerações como paralogia ou transferência lateral de genes – para salvar a noção convencional da irmandade Archaebacteria-Eukaryota. Uma revelação crucial surgiu durante este processo – os marcadores utilizados na construção destas relações filogenéticas atingiram um estado de saturação no que diz respeito às substituições de aminoácidos. Esta saturação complica significativamente as coisas, uma vez que as filogenias derivadas de conjuntos de dados saturados são extremamente sensíveis às variações nas taxas evolutivas. Este fenómeno levantou o espectro da atração de ramos longos, potencialmente distorcendo as nossas inferências. Dado que o ramo eubacteriano emerge consistentemente como o mais longo, seu enraizamento pode ser influenciado por uma atração entre este ramo e o ramo extenso do grupo externo. Em meio a esse cenário intrincado, uma hipótese alternativa foi postulada: um enraizamento eucariótico. Esta abordagem não só oferece um novo ângulo, mas também produz insights sobre a estranha semelhança genética observada entre Archaebacteria e Eubacteria em análises completas do genoma.

Nenhum ancestral comum para os vírus

Eugene V. Koonin (2020): No espaço genético dos vírus e MGEs, nenhum gene é universal ou mesmo conservado na maioria dos vírus. Os vírus têm vários pontos de origem distintos, portanto nunca houve um último ancestral comum de todos os vírus. 20

A declaração de Koonin desafia a noção de um ancestral comum universal para todos os vírus, sugerindo que os vírus têm múltiplos pontos de origem distintos, em vez de surgirem de uma única linhagem ancestral. Os vírus e elementos genéticos móveis (MGEs) abrangem uma imensa variedade de conteúdos e estruturas genéticas. Ao contrário dos organismos celulares, falta-lhes um conjunto universal de genes conservados partilhados por diferentes linhagens virais. Esta diversidade genética é uma característica fundamental que distingue os vírus das formas de vida celular. A ausência de genes universalmente conservados e a vasta diversidade genética dos vírus tornam difícil identificar um único ancestral comum para todos os vírus. Em vez disso, o espaço genético dos vírus parece estar fragmentado, com múltiplos pontos de origem. Os vírus apresentam uma ampla gama de estratégias de replicação, dependendo do seu material genético e estrutura. Por exemplo, os vírus de ADN replicam-se utilizando maquinaria celular hospedeira, enquanto os vírus de ARN frequentemente codificam as suas próprias enzimas de replicação. Evidências de análises genômicas sugerem a existência de sete linhagens distintas, cada uma com suas origens e características distintas. Essas sete linhagens são vírus de DNA de fita dupla, vírus de RNA de fita positiva, vírus de RNA de fita negativa, vírus de transcrição reversa, vírus com genoma de RNA de fita dupla, vírus de DNA de fita simples e vírus satélite. A diversidade genética e os mecanismos de replicação únicos dentro de cada uma destas linhagens fornecem evidências de origens independentes, em vez de ascendência partilhada. enquanto os vírus RNA frequentemente codificam suas próprias enzimas de replicação. Evidências de análises genômicas sugerem a existência de sete linhagens distintas, cada uma com suas origens e características distintas. Essas sete linhagens são vírus de DNA de fita dupla, vírus de RNA de fita positiva, vírus de RNA de fita negativa, vírus de transcrição reversa, vírus com genoma de RNA de fita dupla, vírus de DNA de fita simples e vírus satélite. A diversidade genética e os mecanismos de replicação únicos dentro de cada uma destas linhagens fornecem evidências de origens independentes, em vez de ascendência partilhada. enquanto os vírus RNA frequentemente codificam suas próprias enzimas de replicação. Evidências de análises genômicas sugerem a existência de sete linhagens distintas, cada uma com suas origens e características distintas. Essas sete linhagens são vírus de DNA de fita dupla, vírus de RNA de fita positiva, vírus de RNA de fita negativa, vírus de transcrição reversa, vírus com genoma de RNA de fita dupla, vírus de DNA de fita simples e vírus satélite. A diversidade genética e os mecanismos de replicação únicos dentro de cada uma destas linhagens fornecem evidências de origens independentes, em vez de ascendência partilhada. vírus de transcrição reversa, vírus com genoma de RNA de fita dupla, vírus de DNA de fita simples e vírus satélite. A diversidade genética e os mecanismos de replicação únicos dentro de cada uma destas linhagens fornecem evidências de origens independentes, em vez de ascendência partilhada. vírus de transcrição reversa, vírus com genoma de RNA de fita dupla, vírus de DNA de fita simples e vírus satélite. A diversidade genética e os mecanismos de replicação únicos dentro de cada uma destas linhagens fornecem evidências de origens independentes, em vez de ascendência partilhada.

Vírus e a Árvore da Vida (2009): Os vírus são polifiléticos: Em uma árvore filogenética, as características dos membros dos táxons são herdadas de ancestrais anteriores. Os vírus não podem ser incluídos na árvore da vida porque não partilham características com as células e nenhum gene é partilhado por todos os vírus ou linhagens virais. Embora a vida celular tenha uma origem única e comum, os vírus são polifiléticos – eles têm muitas origens evolutivas. Os vírus não possuem uma estrutura derivada de um ancestral comum. As células obtêm membranas de outras células durante a divisão celular. De acordo com este conceito de “hereditariedade da membrana”, as células de hoje herdaram membranas das primeiras células. Os vírus não possuem essa estrutura herdada. Eles desempenham um papel importante na regulação da população e da biodiversidade. 21

Comentário: As características compartilhadas entre os membros dos táxons são herdadas de ancestrais comuns. No entanto, os vírus desviam-se deste paradigma devido às suas propriedades e origens únicas. A natureza polifilética dos vírus decorre da falta de características compartilhadas com organismos celulares. Ao contrário das formas de vida celular, os vírus não possuem um conjunto universal de genes ou estruturas que possam ser rastreados até um ancestral comum. Esta ausência de características consistentes impede que os vírus se encaixem perfeitamente na árvore da vida. Em vez disso, pensa-se que os vírus têm origens múltiplas e independentes que moldaram as suas diversas características. Uma das principais razões para a exclusão dos vírus da Árvore da Vida é o seu desvio das características estruturais e genéticas normalmente encontradas nos organismos celulares. Embora a vida celular tenha uma estrutura de membrana coesa, os vírus não possuem essa estrutura herdada unificada. Apesar do seu estatuto não convencional, os vírus desempenham papéis cruciais nos ecossistemas, regulando o tamanho das populações e influenciando a biodiversidade. As infecções virais podem controlar a abundância de organismos hospedeiros, impedindo o crescimento descontrolado e mantendo o equilíbrio ecológico. Este papel ecológico destaca a interação essencial entre os vírus e a vida celular. Alguns vírus integram o seu material genético nos genomas do hospedeiro, influenciando a adaptação das espécies hospedeiras. Outros causam doenças, provocando pressões seletivas que moldam a diversidade genética dos hospedeiros. impedindo o crescimento descontrolado e mantendo o equilíbrio ecológico. Este papel ecológico destaca a interação essencial entre os vírus e a vida celular. Alguns vírus integram o seu material genético nos genomas do hospedeiro, influenciando a adaptação das espécies hospedeiras. Outros causam doenças, provocando pressões seletivas que moldam a diversidade genética dos hospedeiros. impedindo o crescimento descontrolado e mantendo o equilíbrio ecológico. Este papel ecológico destaca a interação essencial entre os vírus e a vida celular. Alguns vírus integram o seu material genético nos genomas do hospedeiro, influenciando a adaptação das espécies hospedeiras. Outros causam doenças, provocando pressões seletivas que moldam a diversidade genética dos hospedeiros.

Eugene V. Koonin (2017): Toda a história da vida é a história da coevolução vírus-hospedeiro. Portanto, as origens e a evolução dos vírus são um componente essencial deste processo. Uma característica marcante do estado do vírus é o capsídeo, a concha proteica que envolve o genoma viral. Embora as proteínas homólogas do capsídeo sejam codificadas por vírus altamente diversos, existem pelo menos 20 variedades não relacionadas dessas proteínas. Os vírus são as entidades biológicas mais abundantes na Terra e apresentam notável diversidade de sequências genômicas, estratégias de replicação e expressão e estruturas de vírions. A genômica evolutiva dos vírus revelou muitas conexões inesperadas, mas o(s) cenário(s) geral(is) para a evolução da virosfera continua sendo uma questão de intenso debate entre os proponentes da regressão celular, genes escapados, e hipóteses do mundo dos vírus primordiais. Uma análise abrangente da sequência e da estrutura das principais proteínas do virião indica que elas evoluíram em cerca de 20 ocasiões independentes. Os genomas dos vírus normalmente consistem em módulos estruturais e de replicação distintos que se recombinam frequentemente e podem ter diferentes trajetórias evolutivas. A presente análise sugere que, embora os módulos de replicação de pelo menos algumas classes de vírus possam descender de elementos genéticos egoístas primordiais, os vírus genuínos evoluíram em ocasiões múltiplas e independentes ao longo do curso da evolução pelo recrutamento de diversas proteínas hospedeiras que se tornaram os principais viriões. componentes. Os genomas dos vírus normalmente consistem em módulos estruturais e de replicação distintos que se recombinam frequentemente e podem ter diferentes trajetórias evolutivas. A presente análise sugere que, embora os módulos de replicação de pelo menos algumas classes de vírus possam descender de elementos genéticos egoístas primordiais, os vírus genuínos evoluíram em ocasiões múltiplas e independentes ao longo do curso da evolução pelo recrutamento de diversas proteínas hospedeiras que se tornaram os principais viriões. componentes. Os genomas dos vírus normalmente consistem em módulos estruturais e de replicação distintos que se recombinam frequentemente e podem ter diferentes trajetórias evolutivas. A presente análise sugere que, embora os módulos de replicação de pelo menos algumas classes de vírus possam descender de elementos genéticos egoístas primordiais, os vírus genuínos evoluíram em ocasiões múltiplas e independentes ao longo do curso da evolução pelo recrutamento de diversas proteínas hospedeiras que se tornaram os principais viriões. componentes. 22

Comentário:A história da vida está intrinsecamente tecida com a dança da interdependência entre essas entidades, revelando o intrincado desenho por trás de suas interações. Esta narrativa coloca as origens dos vírus na vanguarda da compreensão desta interação harmoniosa. Uma característica fundamental que distingue os vírus é a sua assinatura capsídeo – a concha proteica que envolve o genoma viral. Surpreendentemente, apesar da sua imensa diversidade, proteínas da cápside distintas mas homólogas estão presentes numa vasta gama de vírus. Este design intrincado mostra uma adaptação proposital para que diversas espécies virais se envolvam com seus respectivos hospedeiros de maneira significativa. Os vírus, curiosamente, emergem como as formas de vida mais populosas da Terra. Sua vasta diversidade em sequências genômicas, métodos de replicação, estratégias de expressão, e estruturas viriônicas ressaltam o brilho de seu design. O estudo da genômica evolutiva em vírus trouxe à luz inúmeras conexões inesperadas, gerando intensos debates entre os pesquisadores sobre a origem da virosfera. Dentro deste discurso, surgiram três hipóteses primárias: regressão celular, genes escapados e a hipótese do mundo do vírus primordial. Cada uma dessas hipóteses oferece uma perspectiva distinta sobre como os vírus supostamente se originaram e evoluíram ao longo do tempo. A hipótese da regressão celular sugere que os vírus evoluíram de organismos celulares mais complexos que regrediram para formas mais simples devido a relações parasitárias ou simbióticas. De acordo com esta visão, os vírus poderiam ser considerados remanescentes degenerados de formas de vida celulares outrora independentes. Esta ideia decorre de observações de certos vírus que apresentam semelhanças genéticas e estruturais com organismos celulares, levantando a possibilidade de que estes vírus possam ser remanescentes evolutivos de um estado celular passado. A hipótese dos genes escapados propõe que os vírus surgiram de genes que “escaparam” dos organismos celulares, ganhando a capacidade de se replicar e se espalhar de forma independente. Este cenário sugere que alguns elementos genéticos dentro dos genomas celulares, originalmente envolvidos em vários processos celulares, adquiriram os componentes necessários para replicação e encapsulamento autônomos. Com o tempo, esses genes escapados poderiam ter evoluído para entidades virais distintas. A hipótese do mundo dos vírus primordiais prevê um mundo onde os vírus são anteriores às formas de vida celular, representando uma forma de vida antiga e independente. Os defensores desta hipótese sugerem que os vírus poderiam ter existido antes dos organismos celulares e desempenhado um papel na formação das trajetórias evolutivas do início da vida. Neste cenário, os vírus são considerados um componente fundamental do ecossistema da Terra primitiva, influenciando potencialmente o surgimento da vida celular como a conhecemos. Para esclarecer a evolução dos vírus, os pesquisadores conduziram análises abrangentes de sequência e estrutura das principais proteínas do vírion. Estas análises revelaram insights intrigantes, indicando que as principais proteínas do virião se originaram independentemente em pelo menos 20 ocasiões. Isto sugere que os vírus experimentaram múltiplas instâncias de origens convergentes, onde características e funções semelhantes surgiram independentemente em diferentes linhagens. Os genomas dos vírus são normalmente compostos por módulos distintos responsáveis ​​pela replicação e estrutura. Esses módulos frequentemente sofrem recombinação, levando a diversas trajetórias evolutivas. Embora os módulos de replicação de certas classes de vírus possam ter origens como elementos genéticos egoístas primordiais, a evolução geral dos vírus genuínos parece ter ocorrido através de um processo de recrutamento de diversas proteínas hospedeiras. Essas proteínas hospedeiras eventualmente se tornaram componentes essenciais das partículas virais, contribuindo para a estrutura e o ciclo de vida viral. a evolução geral dos vírus genuínos parece ter ocorrido através de um processo de recrutamento de diversas proteínas hospedeiras. Essas proteínas hospedeiras eventualmente se tornaram componentes essenciais das partículas virais, contribuindo para a estrutura e o ciclo de vida viral. a evolução geral dos vírus genuínos parece ter ocorrido através de um processo de recrutamento de diversas proteínas hospedeiras. Essas proteínas hospedeiras eventualmente se tornaram componentes essenciais das partículas virais, contribuindo para a estrutura e o ciclo de vida viral.

A importância da admissão de que os vírus não partilham um ancestral comum nunca pode ser suficientemente descrita. Os investigadores também admitem que, num quadro naturalista, a origem dos vírus permanece obscura e não encontrou uma explicação. Uma razão é que os vírus dependem de uma célula hospedeira para se replicarem. Outra é que as cápsulas do capsídeo do vírus que protegem o genoma viral são únicas, não há contrapartida na vida. Um artigo científico que cito abaixo descreve capsídeos com uma “arquitetura geométrica sofisticada não vista em outros conjuntos biológicos”. Esta parece ser uma evidência interessante de design. A afirmação de que a sua origem tem algo a ver com a evolução também é enganosa - a evolução não desempenha nenhum papel na explicação da origem da vida ou da origem dos vírus.  

Evidências indicam que a vida começou Polifilética

DM Raup (1983): As formas de vida são possíveis graças às propriedades notáveis ​​dos polipeptídeos. Tem sido argumentado que deve haver muitos polipeptídeos potenciais, mas não realizados, que poderiam ser usados ​​em sistemas vivos. O número de possíveis estruturas polipeptídicas primárias com comprimentos comparáveis ​​aos encontrados em sistemas vivos é quase infinito.  Isto sugere que o subconjunto específico de polipeptídeos dos quais os organismos são agora compostos é apenas um entre muitos que poderiam ser associados em bioquímicas viáveis. Não existe nenhuma categoria taxonômica disponível para conter todas as formas de vida descendentes de um único evento de origem de vida. Aqui, denominamos tal grupo, terrestre ou não, de bioclado. Se mais de um bioclado sobreviver, a vida é polifilética. Se apenas um sobreviver, é monofilético. Concluímos que  múltiplas origens de vida no início do Pré-cambriano são uma possibilidade razoável. 23

W. Ford Doolittle (2007): Darwin afirmou que um padrão único e inclusivo hierárquico de relacionamentos entre todos os organismos com base em suas semelhanças e diferenças [a Árvore da Vida (TOL)] era um fato da natureza, para o qual a evolução, e em particular um processo ramificado de descida com modificação, foi a explicação. No entanto, não há provas independentes de que a ordem natural seja uma hierarquia inclusiva, e a incorporação de procariontes na TOL é especialmente problemática. Os únicos conjuntos de dados a partir dos quais poderíamos construir uma hierarquia universal incluindo procariontes, as sequências de genes, muitas vezes discordam e raramente se pode provar que concordam. A estrutura hierárquica sempre pode ser imposta ou extraída de tais conjuntos de dados por algoritmos projetados para isso. mas na sua base a TOL universal assenta num pressuposto não comprovado sobre padrões que, dado o que sabemos sobre o processo, é pouco provável que seja amplamente verdadeiro. Isto não quer dizer que as semelhanças e diferenças entre os organismos não devam ser explicadas pelos mecanismos evolutivos, mas a descendência com modificação é apenas um desses mecanismos, e um único padrão semelhante a uma árvore não é o resultado necessário (ou esperado) da sua evolução. operação coletiva. O pluralismo de padrões (o reconhecimento de que diferentes modelos evolutivos e representações de relações serão apropriados e verdadeiros para diferentes táxons ou em diferentes escalas ou para diferentes propósitos) é uma alternativa atraente à busca quixotesca de uma única e verdadeira TOL. Isto não quer dizer que as semelhanças e diferenças entre os organismos não devam ser explicadas pelos mecanismos evolutivos, mas a descendência com modificação é apenas um desses mecanismos, e um único padrão semelhante a uma árvore não é o resultado necessário (ou esperado) da sua evolução. operação coletiva. O pluralismo de padrões (o reconhecimento de que diferentes modelos evolutivos e representações de relações serão apropriados e verdadeiros para diferentes táxons ou em diferentes escalas ou para diferentes propósitos) é uma alternativa atraente à busca quixotesca de uma única e verdadeira TOL. Isto não quer dizer que as semelhanças e diferenças entre os organismos não devam ser explicadas pelos mecanismos evolutivos, mas a descendência com modificação é apenas um desses mecanismos, e um único padrão semelhante a uma árvore não é o resultado necessário (ou esperado) da sua evolução. operação coletiva. O pluralismo de padrões (o reconhecimento de que diferentes modelos evolutivos e representações de relações serão apropriados e verdadeiros para diferentes táxons ou em diferentes escalas ou para diferentes propósitos) é uma alternativa atraente à busca quixotesca de uma única e verdadeira TOL.24

Comentário:A afirmação de Darwin de que todos os organismos vivos estão nitidamente interligados numa estrutura hierárquica, formando a Árvore da Vida (TOL), pode não ser tão inabalável como parecia inicialmente. Embora ele tenha defendido esta noção como uma verdade inerente sustentada pela mão orientadora da evolução, existe uma notável ausência de provas autónomas que apoiem o conceito de uma hierarquia universal e abrangente. Isto levanta questões, especialmente quando se trata da inclusão de procariontes neste quadro, o que se revela uma preocupação particularmente espinhosa. As evidências extraídas das sequências genéticas, uma base potencial para a construção de uma hierarquia abrangente, não se alinham infalivelmente. Na verdade, essas sequências muitas vezes se encontram em estado de desacordo, criando um atoleiro onde um consenso unânime é difícil. Os algoritmos concebidos para impor uma ordem hierárquica a estes conjuntos de dados oferecem uma aparência de estrutura, mas a base da Árvore da Vida universal assenta precariamente numa suposição que carece de verificação conclusiva. Dadas as complexidades conhecidas do processo evolutivo, é plausível que esta suposição possa não ser verdadeira. A insistência num padrão solitário, semelhante a uma árvore, como resultado definitivo da sua interação colectiva pode não ser o resultado mais razoável ou antecipado. Isso nos leva à noção de pluralismo de padrões. é plausível que essa suposição não seja verdadeira. A insistência num padrão solitário, semelhante a uma árvore, como resultado definitivo da sua interação colectiva pode não ser o resultado mais razoável ou antecipado. Isso nos leva à noção de pluralismo de padrões. é plausível que essa suposição não seja verdadeira. A insistência num padrão solitário, semelhante a uma árvore, como resultado definitivo da sua interação colectiva pode não ser o resultado mais razoável ou antecipado. Isso nos leva à noção de pluralismo de padrões. 

Douglas L. Theobald (2010): Em todos os casos testados, com uma ampla variedade de modelos evolutivos (do mais simples ao mais rico em parâmetros),  os modelos de ancestralidade múltipla para conjuntos de dados embaralhados são preferidos por uma grande margem em relação aos modelos de ancestralidade comuns  (LLR da ordem de mil), mesmo com as grandes filiais internas. 25

C. P. Kempes (2021):  Defendemos múltiplas formas de vida realizadas através de múltiplos caminhos históricos diferentes. Nesta perspectiva, houve múltiplas origens de vida na Terra – a vida não é uma homologia universal. Ao ampliar a classe de origens, expandimos significativamente o conjunto de dados para a busca de vida. Definimos a vida como a união de dois processos energéticos e informáticos cruciais que produzem um sistema autônomo que pode extrair e codificar metabolicamente informações do ambiente de valor adaptativo/de sobrevivência e propagá-las através do tempo. Fornecemos uma nova perspectiva sobre a origem da vida, argumentando que a vida surgiu muitas vezes na Terra e que existem muitas formas de vida existentes coexistindo numa variedade de substratos físicos. A teoria definitiva da vida certamente terá ingredientes de teorias abstratas de engenharia, computação, física e evolução, mas esperamos que também exija novas perspectivas e ferramentas, assim como as teorias da computação. Deveria ser capaz de destacar a vida como a homoplasia (convergência) definitiva, em vez da homologia, onde a  vida é descoberta repetidamente a partir de muitas trajetórias diferentes.

Comente:Proponho uma perspectiva que celebra a diversidade da vida, manifestada através de uma infinidade de viagens históricas. Nesta perspectiva, as origens da vida apresentam uma complexidade fascinante – não estão vinculadas a um modelo singular e universal. Isto abre um leque de possibilidades, sugerindo que a vida surgiu através de vários canais na Terra. A noção de vida como uma homologia abrangente passa por uma recalibração, mudando nosso foco para uma série de eventos de nascimento distintos. Ao definir a vida, destilo-a na convergência de dois processos fundamentais: uma dança de energia e informação. Estes processos colaboram para dar origem a sistemas autónomos capazes de extrair e codificar informações valiosas orientadas para a sobrevivência do seu ambiente. Essa sabedoria, perpetuada ao longo do tempo, constitui a essência central da vida. Na exploração das origens da vida, isto apresenta um novo ponto de vista que revela uma verdade dinâmica – a vida surgiu não uma vez, mas em múltiplas ocasiões no nosso planeta. Consequentemente, o espectro de formas vivas estende-se por várias superfícies físicas, acomodando uma mistura de formas de vida existentes. Esta perspectiva redefine o discurso sobre a génese da vida, instando-nos a reconhecer a existência de uma próspera tapeçaria de vida, cada fio tecido através de trajetórias distintas. No centro deste paradigma está a ideia de que a vida prospera como uma obra-prima recorrente de convergência, uma tapeçaria de existência que encontra expressão através de uma miríade de caminhos. Em vez de ser um mero eco de um único projeto, a vida emerge independentemente uma e outra vez, cada instância sendo um testemunho do ato criativo de um poderoso criador inteligente. isto apresenta um novo ponto de vista que revela uma verdade dinâmica – a vida surgiu não uma vez, mas em múltiplas ocasiões no nosso planeta. Consequentemente, o espectro de formas vivas estende-se por várias superfícies físicas, acomodando uma mistura de formas de vida existentes. Esta perspectiva redefine o discurso sobre a génese da vida, instando-nos a reconhecer a existência de uma próspera tapeçaria de vida, cada fio tecido através de trajetórias distintas. No centro deste paradigma está a ideia de que a vida prospera como uma obra-prima recorrente de convergência, uma tapeçaria de existência que encontra expressão através de uma miríade de caminhos. Em vez de ser um mero eco de um único projeto, a vida emerge independentemente uma e outra vez, cada instância sendo um testemunho do ato criativo de um poderoso criador inteligente. isto apresenta um novo ponto de vista que revela uma verdade dinâmica – a vida surgiu não uma vez, mas em múltiplas ocasiões no nosso planeta. Consequentemente, o espectro de formas vivas estende-se por várias superfícies físicas, acomodando uma mistura de formas de vida existentes. Esta perspectiva redefine o discurso sobre a génese da vida, instando-nos a reconhecer a existência de uma próspera tapeçaria de vida, cada fio tecido através de trajetórias distintas. No centro deste paradigma está a ideia de que a vida prospera como uma obra-prima recorrente de convergência, uma tapeçaria de existência que encontra expressão através de uma miríade de caminhos. Em vez de ser um mero eco de um único projeto, a vida emerge independentemente uma e outra vez, cada instância sendo um testemunho do ato criativo de um poderoso criador inteligente.

Um fórum científico foi realizado na Universidade Estadual do Arizona em fevereiro de 2011, onde foi relatado o seguinte diálogo entre Dawkins e Venter:

Venter:  Não estou tão otimista quanto alguns de meus colegas aqui de que só existe uma forma de vida neste planeta, temos uma muitos tipos diferentes de metabolismo, organismos diferentes. Eu não chamaria você de ser a mesma forma de vida que temos, que vive em uma base de pH 12 que dissolveria sua pele se deixássemos você cair nela. A mesma genética terá algo em comum, bem, você não tem o mesmo código genético, na verdade os micoplasmas usam um código genético diferente e não funcionaria em você, então há muitas variações na unidade. Dawkins: Mas
você  ' não estou dizendo que pertence a uma árvore da vida diferente da minha.
Venter: a Árvore da Vida é um artefato de alguns estudos científicos iniciais que não estão realmente se sustentando,  então a árvore que você conhece pode ser um arbusto da vida. Bush, não gosto dessa palavra escrita, mas só posso ver que  não existe uma árvore da vida  e, de fato, a partir de nosso sequenciamento profundo de organismos no oceano, temos cerca de 60 milhões de conjuntos de genes únicos e diferentes  que encontramos 12 isso parecia uma ramificação muito profunda, talvez o quarto domínio da vida  , que obviamente é extremamente raro, aparece apenas nessas poucas sequências, mas ainda é baseado em DNA, mas você conhece a diversidade que temos no mundo do DNA, não estou dizendo isso o que no casamento está pronto para jogar fora o mundo do DNA. 26  27

Do Último Ancestral Comum Universal, LUCA, às células eucarióticas

C. Woese (2002): A evolução das células modernas é  sem dúvida o problema mais desafiador e importante que o campo da Biologia já enfrentou . 28

G. E. Mikhailovsky (2021): É intrigante por que a vida na Terra consistia em procariontes por até 2,5 ± 0,5 bilhões de anos (Gy) antes do aparecimento dos primeiros eucariotos. Este período, de LUCA (Último Ancestral Comum Universal) a LECA (Último Ancestral Comum Eucariótico), denominamos Lucaceno, para sugerir todos os descendentes procarióticos de LUCA antes do aparecimento de LECA. A diversidade estrutural dos organismos eucarióticos é muito grande, enquanto a diversidade morfológica das células procarióticas é imensamente menor.    29


1. Peter GogartenCladogênese, coalescência e evolução dos três domínios da vida 2004 abril;2
2. B.Alberts:  Biologia Molecular da Célula, 7ª edição  2022
3. Kevin Padian: O  legado duradouro de Darwin  06 de fevereiro de 2008
4. Mark A. Ragan:  O rede da vida: início e evolução do genoma  2009, 12 de agosto
5. Laurie S. Kaguni:  DNA Replication Across Taxa (Volume 39) (The Enzymes, Volume 39)  2016
6. Alan C. Leonard:  DNA Replication Origins  2013 Out; 5
7. Eugene V. Koonin: A maquinaria de replicação de LUCA: origem comum de replicação e transcrição do DNA 09 de junho de 2020
8. Samta Jain: Biossíntese de éter lipídico de membrana arqueada  2014, 26 de novembro
9. Franklin M. Harold:   Em busca da história celular: A evolução dos blocos de construção da vida,   página 96  , 29 de outubro de 2014
10. B. Canback: A filogenia global das enzimas glicolíticas , 30 de abril de 2002
11. Sultan F Alnomasy:  Insights sobre o metabolismo da glicose Inarchaea e bactérias: estudo de comparação das vias Embden-MeyerhofParnas (EMP) e Entner Doudoroff (ED)  Agosto de 2017
12.  Keith A. Webster: Evolução da regulação coordenada de genes de enzimas glicolíticas por hipóxia  01 DE SETEMBRO DE 2003 12a. Wolfgang Nitschke:  
Superando o caminho da acetil-coenzima A para a origem da vida  2013, 19 de julho
13. Eugene V Koonin:  A origem e evolução inicial dos eucariotos à luz da filogenômica  05 de maio de 2010
14. Eugene V Koonin:  A origem e evolução inicial dos eucariotos em a luz da filogenômica  05 de maio de 2010
15. Eugene V Koonin:  Evolução de micróbios e vírus: uma mudança de paradigma na biologia evolutiva?  13 de setembro de 2012
16. Transcrição procariótica vs. eucariótica
17. Ingo Ebersberger et.al.,: A evolução da via de biogênese do ribossomo a partir de uma perspectiva de levedura  , fevereiro de 2014; 4
18. Sergei Melnikov:Revisando a diversidade estrutural das proteínas ribossômicas nos três domínios da vida 2018, 24 de fevereiro
19. Hervé' Philippe: O enraizamento da árvore universal da vida não é confiável 1999
20.  Eugene V. Koonin:  Organização global e megataxonomia proposta do mundo dos vírus  4 de março de 2020
21.  Vincent Racaniello Vírus e a árvore da vida 19 de março de 2009
22.  Eugene V. Koonin:  Múltiplas origens de proteínas do capsídeo viral de ancestrais celulares  6 de março de 2017
23.  DM Raup:  Múltiplas origens da vida.  1º de maio de 1983
24. W. Ford Doolittle:  Pluralismo de padrões e a hipótese da Árvore da Vida 13 de fevereiro de 2007
25.  Douglas L. Theobald: Um teste formal da teoria da ancestralidade comum universal  2010  26.  Youtube:  Dr. Craig Venter nega descendência comum na frente de Richard Dawkins!  2011  27.  Evolution News:  Venter vs. Dawkins na Árvore da Vida - e Outro Dawkins Whopper  9 de março de 2011 28. Carl R. Woese: Sobre a evolução das células 19 de junho de 2002 29. George E. Mikhailovsky:  LUCA para LECA , o Lucaceno: um modelo para o atraso de gigaanos do primeiro procarioto à eucariogênese   1º de abril de 2021 

Principais processos de desenvolvimento que moldam a forma e a função do organismo

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1. Angiogênese e Vasculogênese: Formação de novos vasos sanguíneos a partir de vasos pré-existentes (angiogênese) e formação de novo vaso (vasculogênese).
2. Apoptose : Morte celular programada essencial para remoção de células indesejadas.
3. Regulação do Ciclo Celular : Controla a progressão das células através dos estágios de crescimento e divisão.
4. Adesão célula-célula e MEC : Refere-se à forma como as células aderem umas às outras e à matriz extracelular, essencial para a formação do tecido.
5. Comunicação célula-célula : As células se comunicam para coordenar suas ações.
6. Determinação do destino celular e especificação de linhagem (diferenciação celular) : Processo pelo qual as células se tornam especializadas em sua função.
7. Migração Celular e Quimiotaxia : Movimento de células, guiado por certos gradientes químicos.
8. Polaridade e assimetria celular : Define 'lados' ou 'extremidades' celulares distintos, cruciais para muitas funções celulares.
9. Pluripotência Celular : As células podem dar origem a vários tipos de células.
10. Senescência Celular : Estado de parada estável do ciclo celular.
11. Centrossomos : organizam microtúbulos e fornecem estrutura às células.
12. Dinâmica da Cromatina : Como o DNA e as proteínas estão organizados no núcleo.
13. Citocinese : Processo físico de divisão celular.
14. Matrizes Citoesqueléticas: Estrutura da célula, envolvida na forma, movimento e divisão celular.
15. Metilação do DNA : Adição de grupos metil ao DNA, frequentemente envolvidos no silenciamento de genes.
16. Genes de polaridade do ovo : Determinam os eixos do ovo e posteriormente do organismo.
17. Códigos Epigenéticos :Mudanças na função do gene sem alterar a sequência do DNA.
18. Rede de Regulação Genética : Interações entre genes, controlando quando e onde os genes são expressos.
19. Formação e migração de células germinativas : Desenvolvimento e movimento de células reprodutivas.
20. Formação da Camada Germinativa (Gastrulação) : Desenvolvimento de camadas de tecido primário em embriões.
21. Histonas PTMs : Modificações nas proteínas histonas que afetam a acessibilidade do DNA.
22. Genes Homeobox e Hox : Controlam o plano corporal de um embrião ao longo do eixo cabeça-cauda.
23. Hormônios :Mensageiros químicos coordenando funções corporais.
24. Desenvolvimento do Sistema Imunológico : Formação e maturação de células imunológicas.
25. Canais Iônicos e Campos Eletromagnéticos : Canais que permitem que íons fluam para dentro/fora das células; campos eletromagnéticos podem influenciar o desenvolvimento.
26. Alvos da Membrana : Processos centrados nos componentes da membrana celular.
27. Regulação de MicroRNA : Pequenos RNAs que regulam a expressão gênica pós-transcricionalmente.
28. Gradientes Morfógenos : Gradientes de concentração de substâncias que determinam o desenvolvimento dos tecidos.
29. Migração de células da crista neural :Movimento de células que contribuem para diversas estruturas, incluindo nervos periféricos.
30. Dobramento e convergência da placa neural : Formação do tubo neural no desenvolvimento inicial.
31. Poda Neuronal e Sinaptogênese : Refinamento das conexões neurais e formação de sinapses.
32. Neurulação e Formação do Tubo Neural : Desenvolvimento do tubo neural, precursor do SNC.
33. RNA não codificante de DNA lixo : moléculas de RNA que não codificam proteínas, mas têm várias funções.
34. Oogênese : Formação de óvulos (oócitos).
35. Maturação e Fertilização de Oócitos: Desenvolvimento do óvulo maduro e sua fusão com o esperma.
36. Formação de Padrões : Processos que determinam o arranjo espacial organizado de células/tecidos.
37. Desenvolvimento de fotorreceptores : Formação de células que detectam luz no olho.
38. Especificação regional : definição de regiões distintas nos tecidos em desenvolvimento.
39. Segmentação e Somitogênese : Divisão do corpo em segmentos e formação de somitos em embriões.
40. Vias de sinalização : Série de eventos moleculares que retransmitem sinais extracelulares para alvos intracelulares.
41. Expressão genética espaçotemporal: Expressão genética específica de tempo e local.
42. Espermatogênese : O processo de formação e maturação dos espermatozoides.
43. Regulação e Diferenciação de Células-Tronco: Controle do destino das células-tronco e seu desenvolvimento em células especializadas.
44. Relações Simbióticas e Influência da Microbiota: Interações com parceiros microbianos e sua influência no desenvolvimento do hospedeiro.
45. Formação de sincícios : Formação de células multinucleadas, especialmente importante nos tecidos musculares.
46. ​​Transposons e Retrotransposons : Elementos genéticos móveis, às vezes influenciando a regulação genética.
47.Indução de tecidos e organogênese : Formação de tecidos e órgãos a partir de células indiferenciadas.

Os processos e sistemas listados são essenciais para a orquestração complexa do desenvolvimento e da fisiologia em organismos multicelulares. Muitos deles estão interligados e interdependentes para garantir desenvolvimento, função e manutenção precisos e oportunos. 

A angiogênese e a vasculogênese estão intimamente ligadas à indução tecidual e à organogênese . À medida que os tecidos e órgãos se formam, eles necessitam de um suprimento de sangue para fornecer nutrientes e oxigênio.
A apoptose funciona em conjunto com a regulação do ciclo celular . À medida que as células progridem ao longo do ciclo, as células defeituosas ou indesejadas sofrem morte programada para manter a homeostase dos tecidos.
A adesão célula-célula e a MEC são fundamentais para a migração celular e quimiotaxia, permitindo que as células naveguem no ambiente 3D do corpo.
A determinação do destino celular e a especificação de linhagem são influenciadas pela comunicação célula-célula e pelos gradientes de morfogênio , que fornecem pistas para que as células se diferenciem em linhagens específicas.
A polaridade celular e a assimetria são críticas para processos como a citocinese e trabalham em estreita colaboração com as matrizes do citoesqueleto para garantir a divisão celular precisa.
A Pluripotência Celular está ligada à Regulação e Diferenciação de Células-Tronco, sendo as células pluripotentes um subconjunto de células-tronco que podem dar origem a quase todos os tipos de células.
A dinâmica da cromatina, particularmente os PTMs de histonas e a metilação do DNA, desempenham papéis nos códigos epigenéticos e influenciam a Rede de Regulação Genética .
Os genes de polaridade do ovo estão envolvidos na oogênese e também influenciam os processos de maturação e fertilização do oócito . Os genes Homeobox e Hox trabalham em sincronia com a formação e segmentação de padrões e a somitogênese para definir os planos corporais. Os hormônios podem impactar vários processos, incluindo Desenvolvimento do Sistema Imunológico e Oogênese .
Regulação de MicroRNA , RNA não codificante de DNA lixo e Transposons e Retrotransposons fornecem camadas adicionais de controle pós-transcricional na Rede de Regulação de Genes .
A migração das células da crista neural faz parte da neurulação e da formação do tubo neural e afeta diretamente o dobramento e a convergência da placa neural .
A poda neuronal e a sinaptogênese são aspectos essenciais do desenvolvimento dos fotorreceptores e do desenvolvimento neural geral.
Espermatogênese e Oogêneseinteração durante a maturação e fertilização do oócito para iniciar o desenvolvimento da próxima geração.
As vias de sinalização são difundidas e influenciam muitos dos processos mencionados acima, desde a regulação do ciclo celular até a formação de padrões e a regulação e diferenciação de células-tronco . As relações simbióticas e a influência da microbiota podem impactar indiretamente processos como o desenvolvimento do sistema imunológico .

A enorme complexidade e a intrincada interdependência observadas nos sistemas biológicos fornecem uma base sólida para argumentos a favor do Design Inteligente (DI). 

1. Harmonia na Complexidade

A vasta gama de processos, que vão desde o nível microscópico (como a metilação do DNA) até o macroscópico (como a organogênese), estão tão intimamente interligados que uma perturbação em um pode impactar drasticamente outro. Essa orquestração bem ajustada sugere um sistema que foi projetado com precisão e propósito, em vez de um sistema que surgiu de uma série de eventos aleatórios e não planejados.

Dinâmica da Cromatina e Códigos Epigenéticos

Dinâmica da Cromatina (Ponto 12):No nível microscópico, a dinâmica da cromatina descreve como o DNA e as proteínas são organizados dentro do núcleo. O DNA envolve proteínas histonas, formando nucleossomos. A compactação desta estrutura determina se os genes são acessíveis para transcrição ou não. Mudanças na estrutura da cromatina desempenham um papel essencial no controle de quais genes estão ativos em um determinado momento.
Códigos Epigenéticos (Ponto 17): A epigenética abrange mudanças na função genética que não envolvem alterações na sequência de DNA subjacente. Um dos principais mecanismos para isso é a metilação do DNA (Ponto 15), onde grupos metil são adicionados ao DNA, geralmente levando ao silenciamento do gene. Rede de Regulação Genética de

Interdependências e Implicações (Ponto 18):

A dinâmica da cromatina e as modificações epigenéticas influenciam diretamente as redes reguladoras dos genes. Estas modificações decidem quais genes são ativados ou desativados, garantindo que as células tenham as respostas apropriadas aos sinais ambientais.
Determinação do Destino Celular e Especificação da Linhagem (Ponto 6): Os códigos epigenéticos e a remodelação da cromatina desempenham papéis cruciais na determinação do destino celular. Por exemplo, a decisão de uma célula-tronco de se tornar uma célula muscular em vez de uma célula nervosa pode ser influenciada por essas modificações.
Indução Tecidual e Organogênese (Ponto 47):A formação adequada de tecidos e órgãos requer que conjuntos específicos de genes sejam ativados de maneira oportuna e espacial. A dinâmica da cromatina e as modificações epigenéticas ajudam a coordenar esses padrões de expressão genética, garantindo a formação correta e funcional dos órgãos.

Dada a interação entre a dinâmica da cromatina e os códigos epigenéticos, pode-se ver a harmonia na complexidade. Se a cromatina não estiver organizada corretamente, ou se os códigos epigenéticos derem errado, os efeitos em cascata podem ser vastos, impactando tudo, desde funções celulares individuais até o desenvolvimento de órgãos inteiros. Um sistema tão bem coordenado, onde modificações microscópicas podem influenciar os resultados macroscópicos, fala de um design com precisão e propósito intrincados.

2. Um castelo de cartas

Muitos proponentes do DI descrevem os processos e sistemas celulares como um “castelo de cartas”. Nesta analogia, remover um cartão (ou interromper um único processo) pode causar o colapso de toda a estrutura. Essas dependências intrincadas tornam difícil imaginar um desenvolvimento evolutivo gradual e passo a passo. Como funcionaria o sistema se pelo menos um dos seus inúmeros processos ainda não estivesse em vigor?

Vamos dar uma olhada na comunicação célula-célula e sua relevância para muitos dos processos listados anteriormente.

Comunicação célula-célula e via de sinalização Notch

Em organismos multicelulares, as células não funcionam isoladamente. Eles se comunicam constantemente entre si para manter a harmonia e responder às mudanças no ambiente.

Como funciona a sinalização Notch

Ativação: A sinalização Notch é iniciada quando um ligante de uma célula vizinha se liga ao receptor Notch de outra célula.
Clivagem e Migração: Este evento de ligação causa duas clivagens proteolíticas do receptor Notch. A segunda clivagem libera o domínio intracelular Notch (NICD), que então migra para o núcleo da célula.
Expressão Gênica: Uma vez dentro do núcleo, o NICD se associa a outras proteínas e atua como um ativador transcricional, ativando genes que afetarão o destino da célula.
Interdependências e Implicações da Biologia de Sistemas:

Diferenciação Celular (Ponto 6):A sinalização Notch desempenha um papel crítico na determinação do destino celular e na garantia de que as células se diferenciem nos tipos necessários para o funcionamento adequado dos tecidos e órgãos.
Formação de padrões (Ponto 36): A via ajuda a estabelecer padrões de células nos tecidos, garantindo que as células certas estejam nos lugares certos.
Rede de Regulação Genética (Ponto 18): A sinalização Notch faz interface com inúmeras outras vias, tornando-a um nó na complexa rede de comunicação celular. As interrupções aqui podem ter efeitos em cascata em vários processos.
Indução tecidual e organogênese (Ponto 47): A formação adequada de tecido geralmente requer comunicação entre as células, sendo a sinalização Notch fundamental para muitas dessas interações.

Considerando apenas a via de sinalização Notch, é evidente que sua perturbação pode interromper múltiplos processos. Do ponto de vista da biologia de sistemas, se este caminho não estivesse funcionando corretamente ou fosse apenas parcialmente desenvolvido, seria um desafio ver quantos processos críticos de desenvolvimento prosseguiriam de forma eficaz. As suas intrincadas ligações com vários processos celulares e de desenvolvimento sublinham a vasta interconectividade dos sistemas biológicos.

3. Complexidade irredutível

A pedra angular do argumento do DI é que muitos sistemas biológicos são “irredutivelmente complexos”. Isso significa que eles precisam que todas as suas partes estejam presentes e funcionando simultaneamente para funcionar. Na vasta rede de processos interligados, onde um depende de outro para operar, a ausência ou o mau funcionamento de um único processo tornaria todo o sistema disfuncional. Isto coloca desafios significativos à ideia de evolução gradual: se um sistema precisa de todas as suas partes para funcionar, como poderia evoluir gradualmente ao longo do tempo?

Regulação Epigenética e Expressão Gênica

Olhando para a lista de 47 pontos, há uma profunda interdependência entre "Metilação do DNA" (Ponto 15), "Códigos Epigenéticos" (Ponto 17), "Rede de Regulação Genética" (Ponto 18),

Metilação do DNA (Ponto 15): Envolve a adição de um grupo metil a uma base citosina no DNA. A metilação normalmente suprime a transcrição genética e, portanto, é um mecanismo pelo qual os genes podem ser “desligados”.
Códigos Epigenéticos (Ponto 17): Epigenética refere-se a mudanças na função do gene sem alterar a própria sequência do DNA. A metilação é uma modificação epigenética, mas existem outras, como as modificações das histonas, que podem afetar a forma como o DNA é enrolado em torno das proteínas histonas, regulando assim a acessibilidade e a expressão dos genes.
Rede de Regulação Genética (Ponto 18):Esta é uma rede complexa de interações entre genes, normalmente envolvendo fatores de transcrição, intensificadores, silenciadores e outros elementos reguladores que controlam quando, onde e como os genes são expressos.
Regulação de MicroRNA (Ponto 27): MicroRNAs são pequenas moléculas de RNA que não codificam proteínas. Em vez disso, regulam a expressão genética pós-transcricionalmente. Eles podem se ligar a moléculas de RNA mensageiro (mRNA) e impedir que sejam traduzidas em proteínas, ou mesmo levar à sua degradação.

A interdependência entre esses processos garante um controle preciso sobre a expressão genética. Para que um organismo se desenvolva e funcione adequadamente, os genes precisam ser ligados e desligados nos momentos certos e nos lugares certos. Mas considere o seguinte: se os padrões de metilação do ADN estiverem errados, então certos genes poderão ser activados ou suprimidos de forma errada. A rede reguladora genética depende de códigos epigenéticos corretos para funcionar adequadamente, e a expressão aberrante de microRNA pode perturbar todo o equilíbrio. As dependências mútuas destes sistemas tornam difícil imaginar como poderiam ter evoluído separadamente ou de forma gradual. Por exemplo, se uma rede genética reguladora evoluísse antes dos controles epigenéticos estarem em vigor, como isso garantiria a precisão na expressão genética? Se os microRNAs surgissem, mas o sistema para processá-los ou os alvos aos quais eles se ligam não estivessem presentes, eles confeririam alguma vantagem?
Esta teia de interdependência entre modificações epigenéticas, redes genéticas e regulação de microRNA exemplifica os meandros e a precisão dos processos celulares, sublinhando os desafios enfrentados pelas explicações evolutivas fragmentadas.

4. A Linguagem da Vida

A célula opera com uma miríade de “códigos” e “linguagens”. Desde o código genético do ADN até às intricadas vias de sinalização e aos ciclos de feedback, as células comunicam e operam de uma forma que lembra um programa de software intrincadamente codificado. O surgimento de um “sistema de linguagem” tão detalhado e à prova de erros a partir de eventos aleatórios parece estatisticamente implausível e aponta para um sistema projetado.

Projeto Neural e Transferência de Informações

Para mostrar a interdependência dos 47 pontos, vamos nos concentrar nos intrincados processos associados ao desenvolvimento neural e à comunicação. Considere os seguintes componentes:

Dobramento e convergência da placa neural (Ponto 30): No início do desenvolvimento, a placa neural sofre movimentos e dobramentos específicos para formar o tubo neural, o precursor do sistema nervoso central. Isso requer uma organização espacial precisa.
Neurulação e Formação do Tubo Neural (Ponto 32): Depois que a placa neural estiver dobrada, ela deve fechar adequadamente para formar o tubo neural. Essa estrutura eventualmente dá origem ao cérebro e à medula espinhal.
Comunicação Célula-Célula (Ponto 5):As células devem comunicar eficazmente para coordenar estes processos iniciais de desenvolvimento. A falta de comunicação ou erros na sinalização podem levar a graves defeitos de desenvolvimento.
Rede de Regulação Genética (Ponto 18): Uma rede precisa de interações genéticas garante que os genes certos sejam ativados (ou suprimidos) nos momentos certos para a formação do tubo neural.
Gradientes Morfógenos (Ponto 28): São gradientes de concentração de substâncias que determinam o desenvolvimento do tecido. No contexto do desenvolvimento neural, os morfogênios desempenham papéis críticos na especificação de quais partes do tubo neural se tornam o cérebro e quais se tornam a medula espinhal.
Genes Homeobox e Hox (Ponto 22):Esses genes desempenham um papel fundamental na configuração do plano corporal de um embrião ao longo do eixo cabeça-cauda, ​​incluindo regiões definidoras do cérebro em desenvolvimento e da medula espinhal.

Do ponto de vista da biologia de sistemas, o desenvolvimento neural é uma maravilha de coordenação e comunicação. Para que o tubo neural se forme corretamente, as células devem se comunicar umas com as outras, aderir umas às outras de maneiras específicas, responder aos gradientes de morfogênio e ativar os genes certos nos momentos certos. Todos esses processos estão intimamente interligados e uma falha em um processo pode impactar outros. Por exemplo, se a rede reguladora genética não ativar o conjunto certo de genes devido a alguma perturbação, isso poderia afetar potencialmente os gradientes de morfogênio, o que por sua vez poderia perturbar o dobramento adequado da placa neural, levando a defeitos na formação do tubo neural. . Dada a intrincada dança entre esses processos, é difícil compreender como tal sistema poderia ter evoluído aos poucos. Sem a coordenação precisa destes múltiplos fatores, todo o processo de desenvolvimento neural poderia ser comprometido. Esta dependência mútua pinta o quadro de um design orquestrado onde todas as partes devem trabalhar em conjunto para a criação bem sucedida de um sistema tão complexo.

5. Ciclos de Feedback e Mecanismos Regulatórios

Os numerosos ciclos de feedback e mecanismos regulatórios garantem que cada processo celular seja meticulosamente monitorado e ajustado conforme necessário. A previsão necessária para uma regulação tão complexa parece estar além do âmbito das mutações aleatórias e da seleção natural.

Desenvolvimento e manutenção de tecidos

Mergulhando no intrincado mundo do crescimento, diferenciação e comunicação celular, vamos explorar a dança entrelaçada de vários processos a partir dos 47 pontos: Regulação do

Ciclo Celular (Ponto 3): As células possuem sistemas embutidos que controlam seu crescimento e divisão . Uma célula deve decidir quando se dividir, com base em vários sinais externos e internos.
Apoptose (Ponto 2):Paradoxalmente, enquanto algumas células crescem e se dividem, outras são programadas para morrer, garantindo que os tecidos sejam esculpidos adequadamente e que potenciais células nocivas sejam eliminadas.
Vias de sinalização (Ponto 40): Essas vias retransmitem sinais extracelulares para alvos intracelulares, determinando se uma célula se divide, se diferencia ou morre.
Determinação do destino celular e especificação da linhagem (Ponto 6): Dentro de um tecido ou órgão em desenvolvimento, as células recebem funções específicas. Isso envolve uma interação complexa de sinais que dizem às células para se diferenciarem em um tipo de célula versus outro.
Códigos Epigenéticos (Ponto 17):Estas são modificações no DNA ou proteínas associadas que não alteram a sequência do DNA, mas controlam a atividade genética. Mudanças epigenéticas podem ser induzidas por fatores ambientais e podem influenciar decisões celulares como a diferenciação.
Regulação de MicroRNA (Ponto 27): Pequenos RNAs que não codificam proteínas, mas regulam outros genes pós-transcricionalmente. Estes podem ajustar as respostas celulares ajustando os níveis de proteínas específicas em uma célula.
Ciclos de Feedback e Hormônios (Ponto 23): Mensageiros químicos, como os hormônios, geralmente funcionam dentro de ciclos de feedback, onde a saída de um sistema atua como uma entrada para controlar seu comportamento, garantindo a homeostase.
Indução Tecidual e Organogênese (Ponto 47):A formação de tecidos e órgãos específicos requer uma combinação dos processos acima. As células precisam crescer, comunicar, decidir o seu destino, diferenciar-se ou mesmo sofrer morte programada, tudo sob o olhar atento das redes reguladoras.
Gradientes de Morfogênio (Ponto 28): Concentrações de moléculas específicas em um embrião fornecem pistas para as células, orientando-as em seu desenvolvimento e organização espacial dentro de tecidos e órgãos.

Nesta intrincada interdependência de processos celulares, cada um é indispensável. Para que o desenvolvimento dos tecidos e a organogênese ocorram corretamente, as células precisam da combinação certa de sinais de crescimento, sinais de diferenciação e informações espaciais. Se as vias de sinalização derem errado, isso pode levar a um crescimento descontrolado ou a uma diferenciação inadequada. Se a apoptose não funcionar corretamente, pode causar malformações ou predispor os tecidos ao câncer. Se os códigos epigenéticos não forem definidos corretamente, os genes essenciais para o funcionamento adequado podem permanecer silenciosos ou ser ativados de forma inadequada. Todos estes processos interligam-se numa dança elegante, cada um dependente do outro, garantindo o desenvolvimento adequado dos tecidos e órgãos. Dada a enorme complexidade e a estreita interdependência destes sistemas, pode-se argumentar os desafios que representam para um processo evolutivo puramente gradual.

6. Armazenamento e recuperação de informações

A capacidade da célula de armazenar, recuperar e implementar grandes quantidades de informações é incomparável. O DNA, muitas vezes comparado a um sistema de armazenamento de dados, contém os projetos de todo o organismo. Os intrincados processos pelos quais esta informação é acessada, lida e executada parecem estar além da capacidade de produção de processos evolutivos não guiados.

Orquestrando o Desenvolvimento do Organismo

Considere a jornada inspiradora de um único óvulo fertilizado (zigoto) à medida que ele se desenvolve em um organismo multicelular complexo:

Oogênese (Ponto 34) e Espermatogênese (Ponto 42):A jornada da vida começa com a formação dos gametas. Esses processos criam o óvulo e o espermatozóide maduros, cada um responsável por transportar metade da informação genética que levará a um novo organismo. Esta formação inicial de gametas é fundamental para a progressão da vida.
Maturação e Fertilização dos Oócitos (Ponto 35): Após a formação desses gametas, o próximo passo na dança da vida é a sua fusão. Uma vez que o ovócito e o espermatozóide se unem, surge um zigoto, dotado de um conjunto completo de DNA. Este DNA é o projeto arquitetônico que dirige o crescimento e desenvolvimento de todo o organismo.
Rede de Regulação Genética (Ponto 18):À medida que a jornada do zigoto começa, surge a necessidade de orquestração. A rede de regulação genética oferece esta orquestração, uma vasta rede interligada de interações, determinando quando, onde e como os genes são expressos. Este sistema pode ser visualizado como um maestro mestre, decidindo quais seções da orquestra tocam e em quais momentos.
Códigos Epigenéticos (Ponto 17): Complementando o maestro, existem marcadores específicos, semelhantes aos marcadores em nosso DNA, que ditam quais notas musicais (genes) são enfatizadas e quais são silenciadas. As modificações epigenéticas garantem que certos genes se tornem acessíveis enquanto outros permanecem silenciosos, tudo sem alterar a pontuação original (sequência de DNA).
Regulação de MicroRNA (Ponto 27) e RNA não codificante de DNA lixo (Ponto 33):Assim como uma sinfonia pode exigir um ajuste fino, essas moléculas oferecem uma camada de ajuste à produção genética após a transcrição primária, melhorando ou modulando a performance conforme necessário.
Regulação do Ciclo Celular (Ponto 3): Com as notas fundamentais definidas, o zigoto embarca em uma jornada de crescimento. Este crescimento é meticulosamente orquestrado, garantindo que cada divisão celular seja harmoniosa, com o DNA replicado com precisão.
Formação da Camada Germinativa (Ponto 20): À medida que esta sinfonia celular continua, a diferenciação começa, preparando o terreno para os futuros tecidos e órgãos. As células começam a se alinhar em três seções ou camadas primárias: ectoderme, mesoderme e endoderme, cada camada contribuindo com notas únicas para a canção da vida.
Determinação do Destino Celular e Especificação da Linhagem (Ponto 6): Dentro dessas camadas, as notas individuais (células) são ainda mais refinadas e especializadas, garantindo que cada uma desempenhe seu papel na melodia evolutiva da vida.
Vias de sinalização (ponto 40) e gradientes de morfogênio (ponto 28): A comunicação torna-se fundamental à medida que as células continuam a evoluir e a encontrar sua posição na composição abrangente. Estas vias e gradientes atuam como mensageiros, garantindo que cada célula compreenda o seu papel e posicionamento.
Indução de Tecidos e Organogênese (Ponto 47): O crescendo se aproxima à medida que as células, impulsionadas por sinais únicos, se reúnem para formar os órgãos que são vitais para a vida, como o coração, os pulmões e o fígado.
Comunicação célula-célula (ponto 5) e adesão célula-célula e ECM (ponto 4):E à medida que a composição atinge o seu apogeu, para que todo o sistema funcione harmoniosamente, as células devem comunicar e conectar-se, garantindo que cada nota esteja no lugar, criando uma melodia de vida lindamente coordenada.

A vida de um organismo, conforme ilustrado, é uma interação complexa de vários sistemas e processos, cada um construído sobre o outro, formando uma melodia harmoniosa desde o início até a maturidade. Essa jornada, de uma única célula até um organismo totalmente formado, envolve acessar, ler e executar uma grande quantidade de informações armazenadas no DNA. Em cada etapa, múltiplos processos dos 47 pontos estão em jogo, agindo como arquitetos meticulosos, interpretando e construindo uma estrutura baseada em um projeto complexo. Dada a precisão, coordenação e profundidade das informações envolvidas, oferece uma reflexão profunda sobre o incomparável sistema de armazenamento e recuperação de informações da célula.

A intrincada interdependência e a enorme complexidade observadas nos sistemas biológicos tornam difícil a conciliação com uma estrutura puramente evolutiva que se baseia em mutações aleatórias e na seleção natural. A precisão, a previsão e a harmonia observadas nesses sistemas parecem ser indicativas de um projeto elaborado por um agente inteligente.

Interdependência e complexidade em sistemas biológicos

Quando olhamos para a formação e desenvolvimento de organismos multicelulares complexos, é como testemunhar uma grande orquestra, onde cada músico (ou processo) desempenha um papel essencial na elaboração de um som colectivo e harmonioso. Se pelo menos um músico estiver faltando ou tocar desafinado, toda a performance pode ser comprometida. Da mesma forma, os 47 processos biológicos estão tão profundamente interligados que uma perturbação ou ausência mesmo num único processo pode levar a perturbações sistémicas. 

Importância Fundamental: Assim como uma orquestra requer instrumentos fundamentais como a percussão para definir o ritmo, processos como Oogênese, Espermatogênese e Maturação e Fertilização de Oócitos preparam o cenário para o início da vida. Sem esses processos, a jornada nem sequer começaria.
Regulação e Coordenação:Uma vez implementados os processos fundamentais, a necessidade de regulamentação e coordenação torna-se primordial. A Rede de Regulação Genética, a Regulação de MicroRNA e os Códigos Epigenéticos servem como condutores e coordenadores, garantindo que cada “músico” atue no momento certo e em harmonia com os outros.
Especialização e Diferenciação: À medida que a performance se desenrola, instrumentos especializados como instrumentos de sopro ou cordas introduzem melodias únicas. Da mesma forma, a formação da camada germinativa e a determinação do destino celular garantem que as células se diferenciem e se especializem, acrescentando complexidade à “sinfonia” de desenvolvimento do organismo.
Comunicação:Em qualquer orquestra, os músicos devem ouvir e estar em sincronia uns com os outros. Os equivalentes biológicos são as Vias de Sinalização e a Comunicação Célula-Célula, que garantem que as células “escutem” umas às outras e respondam adequadamente, mantendo a intrincada harmonia do organismo.
Integridade Estrutural: Assim como cada seção de uma orquestra depende da estrutura e do posicionamento de seus músicos, processos como a adesão célula-célula e a MEC garantem a estrutura física e a integridade dos tecidos e órgãos.
Harmonia Sistêmica: Finalmente, todos esses processos precisam funcionar em conjunto. A indução tecidual, a organogênese e outros processos garantem que o “desempenho” do organismo seja harmonizado do início ao fim.

Implicações para evolução e complexidade

A interconectividade e a dependência destes processos colocam questões intrigantes sobre a evolução da vida complexa. O modelo evolutivo tradicional sugere uma acumulação gradual de mutações benéficas ao longo do tempo. No entanto, ao considerar a complexidade irredutível, surge um desafio: como podem os sistemas que dependem tanto do funcionamento simultâneo de múltiplos componentes evoluir de forma incremental? Tais sistemas parecem desafiar um desenvolvimento evolutivo gradual, uma vez que o sistema não funcionaria (ou não ofereceria nenhuma vantagem evolutiva) até que todos os componentes estivessem presentes e trabalhando juntos. O desenvolvimento de organismos multicelulares é uma maravilha de complexidade, coordenação e precisão, revelando as complexidades inspiradoras da vida.

O fino equilíbrio na vida

redundância e flexibilidade de vida:Embora seja verdade que as complexidades destes sistemas apontam para uma complexidade irredutível, a natureza também incorporou engenhosamente redundância e flexibilidade. Há casos em que vários processos podem alcançar um resultado semelhante ou em que os sistemas possuem mecanismos de backup. Este “amortecedor” permite que os organismos sobrevivam e se adaptem em ambientes flutuantes e sob vários estresses.
Ajuste fino:  Esses sistemas são otimizados para eficiência e eficácia. Cada processo, embora essencial, provavelmente foi objeto de inúmeras iterações, moldadas por pressões ambientais e interações com outros processos. Esta “sintonização” contínua resultou na dança lindamente orquestrada de eventos celulares e moleculares que observamos hoje.
O ponto de partida da complexidade:  Se mesmo os organismos unicelulares mais primitivos necessitavam de um subconjunto destes 47 processos para sobreviver, então como poderia tal complexidade surgir espontaneamente sem orientação? O salto da não-vida até mesmo para a forma de vida mais simples é monumental, dada a intricada maquinaria necessária ao nível celular. Tal complexidade, desde o início, sugere uma configuração propositadamente concebida. 
O Problema da Evolução Incremental:   Como pode um sistema parcial, que não funciona até ser totalmente formado, fornecer uma vantagem seletiva? Sem a vantagem, o processo não será 'selecionado' e, portanto, não evoluirá. Se o maquinário da célula funcionar como um relógio bem ajustado, perder uma marcha pode torná-la não funcional. Os processos evolutivos não podem favorecer estados não funcionais ou menos funcionais.
O Desafio da Interconectividade: A natureza interligada dos 47 processos descritos implica que as mudanças num sistema podem ter efeitos de propagação em outros. Uma mutação aleatória em uma parte pode exigir alterações sincronizadas em diversas outras para manter a funcionalidade. Tal nível de mudança simultânea e harmonizada parece estar além das capacidades da mutação aleatória e da selecção natural.
Plasticidade e Pré-programação:A capacidade dos organismos de se adaptarem ao seu ambiente é frequentemente apresentada como evidência da evolução. No entanto, esta plasticidade é evidência de adaptabilidade pré-programada – uma previsão que permite aos organismos responder a ambientes em mudança. Em vez de ser uma prova de evolução aleatória, esta adaptabilidade intrínseca pode sugerir um designer que antecipou os ambientes variados e dinâmicos que o organismo iria encontrar.
Teoria da Informação: Um ponto significativo é a infusão de informação no DNA. A informação, tal como a entendemos em outras áreas (como codificação ou linguística), normalmente surge da inteligência. A informação intrincada e específica transportada no ADN, orientando a miríade de processos no organismo, é uma evidência clara de um input inteligente.

Quais mecanismos estão envolvidos em gerar nadaeiras de peixes, golfinhos etc. ?

Os mecanismos que contribuem para a formação de nadadeiras de peixes, golfinhos, baleias e outros animais aquáticos são diversos e envolvem vários processos do desenvolvimento. Entre os processos listados, muitos deles estão direta ou indiretamente relacionados ao desenvolvimento de nadadeiras.
Dos processos relacionados ao desenvolvimento das nadadeiras, temos:

Centrossomos
Dinâmica da Cromatina
Citocinese
Genes de polaridade de ovo
Códigos Epigenéticos
Formação e migração de células germinativas
Formação da Camada Germinativa (Gastrulação)
Histonas PTMs
Genes Homeobox e Hox
Desenvolvimento do Sistema Imunológico
Canais Iônicos e Campos Eletromagnéticos
Alvos da Membrana
Regulação de MicroRNA
Migração de células da crista neural
Dobramento e convergência da placa neural
Poda Neuronal e Sinaptogênese
RNA não codificante de DNA lixo
Oogênese
Maturação e fertilização do oócito
Desenvolvimento de fotorreceptores
Especificação regional
Espermatogênese
Relações Simbióticas e Influência da Microbiota
Formação de sincícios
Transposons e Retrotransposons
Interdependência entre os mecanismos:

Dinâmica da Cromatina, Códigos Epigenéticos e Histonas PTMs: Esses processos estão interligados pois trabalham na modulação da estrutura da cromatina, influenciando a expressão gênica. A metilação do DNA (um tipo de marca epigenética) pode alterar a acessibilidade da cromatina, assim como as modificações pós-traducionais das histonas.

Genes Homeobox e Hox & Genes de polaridade de ovo: Estes genes desempenham papéis fundamentais na determinação do plano corporal e orientação do desenvolvimento. Eles interagem para definir os eixos antero-posterior e dorso-ventral de um organismo.

Migração de células da crista neural & Dobramento e convergência da placa neural: A crista neural se origina da placa neural. Depois que a placa neural se dobra e forma o tubo neural (neurulação), as células da crista neural migram para vários locais do embrião.

Relações Simbióticas e Influência da Microbiota: Esta interação sugere que a microbiota pode influenciar o desenvolvimento de um organismo. Em alguns casos, o microbioma tem demonstrado influenciar o desenvolvimento de órgãos, o sistema imunológico e até mesmo comportamentos.

Dinâmica da Cromatina, Códigos Epigenéticos e Histonas PTMs: Esses mecanismos trabalham juntos para regular a expressão gênica. Sem uma regulação adequada da cromatina e das histonas, a expressão gênica pode ficar desregulada, levando a resultados indesejáveis no desenvolvimento e função celular.

A complexidade irredutível argumenta que sistemas como estes, devido à sua interdependência, não poderiam ter evoluído independentemente, mas teriam que surgir simultaneamente para funcionar corretamente.
A maioria dos mecanismos mencionados acima não tem relação direta com a formação das nadadeiras, mas todos são cruciais para outros aspectos do desenvolvimento. Porém, é importante notar que o desenvolvimento é um processo complexo e altamente regulado, e muitos desses mecanismos podem ter funções secundárias ou indiretas no contexto do desenvolvimento das nadadeiras que ainda não são bem compreendidas.