Uma nova concepção de vida

Dando continuidade ao livro os autores introduzem a busca de uma nova concepção da vida com a celebre questão: O que é a vida? Fazendo com isso uma retórica voltada à introdução da visão sistêmica para o conceito de vida e de como ela foi possível de ser gerada na Terra.

O que é a vida?

A etapa inicial deste questionamento passa previamente pela definição do que é a vida. Sendo esta uma definição buscada durante a existência humana. Boa parte da resposta é advinda do conceito de autopoiese, termo cunhado por Maturana e Varela. De acordo com os autores uma grande característica da definição de vida passa pela automanutenção.

A visão sistêmica aplicada a vida significa manter um olhar para um determinado organismo em sua totalidade, passando por suas interações mútuas. No livro é apresentado o modelo complexo para uma bactéria, exemplificando assim a complexidade do assunto mesmo sem a adição de demais conteúdos teóricos.

Para os autores os principais fenômenos  biológicos que podem definir o que é a vida são: automanutenção, não localização, propriedade emergentes e interação com o ambiente.

A automanutenção é a característica que permite a célula manter a sua própria existência. A não localização é a impossibilidade de determinação do local onde a vida possa ser localizada. A propriedade emergente determina que algo que não está nas partes e que surge com a junção de dois ou mais componentes. Interação com o ambiente é a necessidade que um organismo necessita de algo externo para sobreviver, ou seja, é um sistema termodinamicamente aberto.

Autopoiese pode ser definida com uma organização que pode ser capaz de se sustentar em virtude de reações que se regeneram continuamente. O conceito pode ser expandido para sistemas gerando a ideia de sistemas autopoéticos, gerando com isso a classificação de sistemas autopoiéticos de primeira ordem (para seres pluricelulares) e de segunda ordem (para multicelulares). Tais sistemas podem estar contidos dentro de sistemas mais abrangentes, gerando assim a noção de que a vida é um sistema de sistemas autopoiéticos interligados.

Para a caracterização da interação do sistema com o meio devem ser consideradas as noções de acoplamento estrutural, cognição e determinismo estrutural, a trilogia da vida. O acoplamento determina como o ser se relaciona com o ambiente. O determinismo estabelece como o ser é determinado pela sua própria estrutura. A cognição é o significado da vida em função da estrutura interna, muito ligado ao princípio da autopoise.

A autopoise social é uma expansão do conceito biológico para o funcionamento de redes sociais complexas, aproveitando algumas ideais aplicadas a partir de uma perspectiva unificadora.

Paradoxalmente surge  pergunta semelhante, porém com o outro lada da linha da vida, questionando o que seria a morte. Para os autores este conceito surge quando a as propriedades emergentes passam a ser destruídas, começando assim a decadência da vida.

Ordem e complexidade no mundo vivo

A auto-organização é um conceito extremamente relevante para a determinação da origem da vida, distando assim do conceito de caos. Para a formação de células minimamente funcionais deve ser estudado como elementos distantes puderam se agregar e formar outros mais complexos e com funcionalidades novas.

Tais funcionalidades geradas pela união de compostos recebe o nome de emergência, conceito que se faz necessário para tentar determinar o que é vida e como ela se constitui no passado.

Com a evolução das células para organismos, assim em uma constante evolução e adicionando complexidade se chega a seres e sistemas complexos. Os sistemas evoluem e se autoorganizam, chegando por fim ao conceito de Gaia, a Terra auto-organizadora, um exemplo desta evolução foi emulada em computador no célebre experimento denominado Mundo das margaridas.

Com o incremento da complexidade puderam ser percebidos padrões matemáticos, tais como quiralidade e assimetria, surgindo assim o ramo da biomatemática.

Darwin e a evolução biológica

Charles Darwin foi um divisor de águas para a ciência, rompendo a visão de criacionismo vigente até o momento de publicação do livro a Origem das Espécies. O mote do livro aponta para um ancestral comum de todas as espécies, tal como um coral, e não uma árvore como usualmente é apresentado o relacionamento entre as espécies.

Seu trabalho foi precedido por Lamarck e ainda teve concorrência com Alfred Wallace. A teoria de Darwin passou a ter maior aderência com as experiências genéticas realizadas por Gregor Mendel.

Na atualidade o evolucionismo é uma teoria vigente, principalmente com a descoberta do código genético, do DNA e do RNA. O DNA é compostos por pares CG (Citosina-Guanina) e AT (Adenina-Timina) conectando as duas fitas, estas compostas por açúcares e fosfatos dispostos em uma longa sequência. A priori os cientistas pensavam que para cada gene haveria uma característica física associada. Porém com a evolução do projeto Genoma a complexidade deste composto se mostrou ainda maior. Foi tentado recentemente a aplicação de genética em uma série de tentativas de se alterar o sequenciamento do DNA. A epigenética é o estudo da mudança hereditárias do fenótipo, sendo este diferente do genótipo, composto pela constituição genética. O fenótipo apresenta as características físicas apresentadas pelo indivíduo.

A classificação moderna das espécies é composta por três domínios: bactéria, archae e eucariontes (grande parte dos animais), gerando com isso avenidas de evolução. Hoje é tentada a determinação do LUCA (último ancestral comum universal) para determinar onde começou a vida no planeta.

A procura pela origem da vida na Terra

Alexander Oparin foi um dos primeiros a tentar gerar componentes básicos para a formação de vida dentro de um ambiente controlado, tomando como elementos básicos materiais não vivos. Um dos seguidores desta vertente foi Stanley Miller, que conseguiu gerar aminoácidos com base em hidrogênio, amônia, metano e vapor de água, itens previstos nos primórdios da Terra, sugeridos por Oparin.

A biologia sintética surge como um desdobramento da genética, tentando dentro de laboratórios recriar compostos que possam um dia gerar, quem sabe, uma nova forma de vida. Aplicações mais modestas prevem a criação destes compostos como forma de repor deficiências.

Um dos objetivos da biologia sintética é a construção de células mínimas, uma das buscas da ciência moderna, tentada por meio de uma abordagem de baixo-para-cima. Para tanto foram criados em laboratório membranas compostas de lipídios. Na sequência estão tentando colocar outras partes dentro deste invólucro, porém sem grande sucessos.

A origem do metabolismo celular tem algumas de suas hipóteses apresentadas, apresentando a improvável chance matemática de que os 90 compostos macromoleculares pudessem ter sido isolados dentro de uma vesícula, plotados no gráfico com distribuição de Poison. Porém para o composto ferritina o tipo de alocação tudo-ou-nada apresenta um resultado espantoso.

Por fim é destacada a enormidade de combinações de proteínas nunca nascidas, como um exemplo de hipóteses não apresentadas na natureza, mas que seriam prováveis de serem geradas e que por algum motivo alheio não foram no meio de um número gigantesco de probabildiade.

Link para a apresentação: http://prezi.com/uohvhtxjjwvu/?utm_campaign=share&utm_medium=copy

Robson Junqueira da Rosa

Para responder a pergunta “o que é a vida?”, Capra parte do reconhecimento da impossibilidade de uma definição científica universalmente aceita da vida. Todavia não se prende a essa dificuldade e nem se dispõe a formular um conceito que seja aceito pelo corpo científico, mas reformula a pergunta em termos mais gerais: “quais são as características essenciais de um sistema vivo?”.

Na busca por essa resposta, parte dos conhecimentos produzidos pela Escola de Santiago (Maturana e Varela), especialmente pela “autopoiese”, ou seja, a capacidade de um ser “fazer a si mesmo”.

Mas a proposta de Capra não é uma análise reducionista da vida, muito pelo contrário, seu objetivo é apresentar uma “visão sistêmica” da vida, observando os organismos vivos na totalidade de suas interações mútuas, por meio de uma abordagem fenomenológica, a partir de quatro observações:

1. automanutenção: manutenção da individualidade apesar da miríade de transformações químicas experimentadas;

2. não localização: a vida não está localizada em parte alguma, a vida é uma propriedade global, que surge das interações coletivas das espécies moleculares dentro da célula;

3. propriedades emergentes: a vida é uma propriedade emergente, no sentido que não está presente nas partes e não se origina apenas quando as peças estão reunidas. A emergência significa o aparecimento de propriedades novas, no sentido de que tais propriedades não estavam presentes nas partes constituintes;

4. interação com o ambiente: a célula não necessita de nenhuma informação vinda de seu ambiente para ser ela mesma, mas necessita de materiais externos para sobreviver. Espistemologicamente se afirma que todo organismo vivo é um sistema operacionalmente fechado, mas termodinamicamente aberto.

Sendo uma unidade autopoiética a mais elementar forma de organização de um organismo vivo, pode-se afirmar que a vida pode ser considerada como um sistema de sistemas autopoieticos interligados.

Considerando o organismo vivo em relação em seu ambiente, faz-se necessário detalhar de que forma ocorre essa interação:

a) acoplamento estrutural: um sistema vivo se relaciona estruturalmente com seu ambiente, por meio de interações recorrentes, cada qual desencadeia mudanças estruturais no sistema;

b) determinismo estrutural: o comportamento de um organismo é determinado, mas não por forças externas, mas pela própria estrutura do organismo, formada por uma sucessão de mudanças estruturais autônomas. Consequentemente, o organismo é ao mesmo tempo determinado e livre;

c) autopoiese social: embora o comportamento no domínio físico seja governado por “leis da natureza” e o comportamento no domínio social seja governado por regras geradas pelo próprio sistema social, verifica-se que as redes sociais exibem os mesmos princípios gerais que as redes biológicas;

Após estabelecer um delineamento para a pergunta “o que é vida?”, Capra se propõe a desenvolver um tema não menos complexo: “o que é a morte?”. Do ponto de vista molecular e estrutural, a morte consiste na desintegração da organização autopoiética que caracteriza a vida. Sendo a essência da vida a interação entre os sistemas autopoiéticos, o desaparecimento desse sistema caracterizaria a morte, que é, portanto, um processo progressivo, correspondente a destruição das propriedades emergentes nos vários níveis, evidenciando a complexidade de todo organismo.

No contexto da interação entre organismo vivo com o meio ambiente, tem-se que essa interação é estruturalmente determinada pela organização interna do organismo vivo, que, então, “cria” o ambiente necessário a autopoiese.

Portanto não há sentido em falar da mente em sentido abstrato. A mente está sempre presente em uma estrutura corporal e vice-versa. A consciência não é uma unidade transcendente, mas sempre se manifesta dentro de uma estrutura orgânica viva. Desta forma, quando se substitui a palavra “mente” por cognição, chega-se à noção de “mente incorporada”.

Na sequência (capítulo 8), Capra trata da questão da ordem e da complexidade no mundo vivo. Na atualidade há consenso entre os biólogos a respeito de que a evolução biológico foi precedida por algum tipo de evolução “pré-biótica”, no qual a transição da matéria não viva para a viva foi produzida por um aumento gradual e espontâneo da complexidade molecular até que as primeiras células vivas emergiram, há cerca de 3,5 bilhões de anos.

No capítulo 9, Capra ressalta a importância do pensamento de Darwin (A origem das espécies, que pode ser encontrado aqui), atualizando sua obra às mais recentes pesquisas. Darwin, contrariando o pensamento cristão de sua época, afirmava que as espécies não são fixas. Para Darwin, “uma vez que o ambiente muda de maneira natural, o resultado provável das mudanças deve ter sido o de que, para sobreviver, as espécies vivas precisam se adaptar ao longo do tempo, e portanto mudar. Consequentemente, os organismos precisam exibir uma adaptação produzida por mudanças ambientais. No entanto, é necessário que a noção de adaptação seja acompanhada pela consideração segundo a qual nem todos os membros seriam capazes de lidar igualmente bem com essas alterações ambientais. O grupo de indivíduos que se adaptasse de maneira mais eficiente seria capaz de se reproduzir e de sobreviver melhor, de modo que a próxima geração seria extremamente enriquecida por indivíduos caracterizados por essas características positivas. Isso, basicamente, é a evolução por meio da seleção natural”.

Lamarck, antes de Darwin, sugeriu que a evolução ou “transformação” de uma espécie, ocorre como resultado de “uma nova necessidade que continua a se fazer sentir”, e que características adquiridas durante a vida de um organismo podem ser herdadas pela prole desse organismo. A teoria da herança de caracteres adquiridos é chamada de herança soft ou lamarckismo. A famosa expressão que caracteriza a teoria da evolução de Lamarck afirma que as funções criam os órgãos e a hereditariedade determina a mudança na prole.

No paradigma científico de sua época, a teoria da evolução de Darwin equivaleu a um terremoto de consequências profundas na sociedade, bem como na vida cotidiana. E foi também o princípio de uma série de outras evoluções. O pensamento evolutivo, depois de Darwin, foi levado muito mais a sério. Nada mais era estático; tudo estava evoluindo.

Darwin introduziu dois conceitos principais: o primeiro, o de que todos os organismos descendiam, com modificações, de um ancestral comum; o segundo, o de que a seleção natural é o mecanismo da evolução. O trabalho Mendel só foi redescoberto no início do século XX, após intenso período de desenvolvimento da genética populacional. Na verdade, o desenvolvimento da genética populacional teve importância fundamental para a criação do que passou a ser chamado de “síntese moderna” ou “neodarwinismo”.

O próximo grande passo na compreensão do processo evolutivo foi dado no nível molecular: a descoberta da estrutura e da função do DNA.

Por meio do processo evolutivo, uma rica biodiversidade apareceu no planeta Terra. Descobriu-se que mais de 99% dos genes humanos têm uma cópia aparentada nos camundongos - apesar de uma separação evolutiva de mais de 500 milhões de anos. Além disso, acredita-se que as diferenças entre as raças humanas em todo o mundo são codificadas por apenas 0,1% do genoma humano. Isso significa que a genética molecular demonstrou que não há diferenças significativas entre as diversas raças humanas.

Aqui parece que Capra dá uma “escorregada” na linguagem e se refere a “raças” humanas, quando se sabe atualmente que há apenas uma “raça humana”...

Após cuidar do problema do “dogma central” (um gene, uma proteína), Capra apresenta os “três domínios da vida” (last common universal ancestor): archea, bactérias e os eucariontes.

A epigenética entende que mudanças podem permanecer (fenótipo), graças a divisões celulares, durante o tempo restante de vida da célula e pode também durar muitas gerações. No entanto, não há nenhuma mudança na sequência de DNA subjacente do organismo (genótipo); em vez disso, fatores não genéticos fazem com que os genes do organismo se comportem ou “se expressem”, de maneira diferente.

Há várias razões para duvidar do dogma central e do determinismo genético correspondente. A noção do “gene egoísta” (Richard Dawkins) é falaciosa, pois transmite a ideia de que um gene opera isoladamente, ocupando-se apenas dos seus próprios interesses egoístas. Mas, na verdade, não faz sentido considerar que um gene isoladamente é responsável por uma função complexa. Para cada função biológica, há sempre uma série de genes trabalhando conjuntamente. A cooperação dos genes uns com os outros é a principal base operacional da genética e, portanto, da evolução.

Finalmente Capra dedica-se aos equívocos do criacionismo e, especialmente do intelligent design – ID. O fato de que os argumentos a favor da evolução darwinista são contraintuitivos e ocasionalmente difíceis de serem explicados a um público amplo, ao passo que os dos criacionistas são fáceis, explica, em parte, a ampla difusão do movimento do ID. O outro argumento usado por proponentes do ID é centralizado na ideia de que se o darwinismo estivesse correto, a vida não teria nenhum propósito e ficaria privada de códigos morais. O problema, como já mencionamos, é que o ID está se espalhando, e carregando consigo ignorância e concepções errôneas sobre a ciência. Seu sucesso se deve a uma combinação de fatores; mas, basicamente, ele reside no fato de que pregar a ignorância e o medo é muito eficiente para convencer ouvintes não críticos, de mentes simples.

Capítulo 7: O que é vida

Neste Capitulo Capra aponta as características essenciais da vida, e se orienta principalmente pela teoria da autopoiese. Basicamente, o termo significa “fazer a si mesmo”. Com base nisso, de acordo com Maturana e Varela, a auto manutenção é a característica principal da vida.

Quando aplicamos a visão sistema à vida significa que olhamos o organismo vivo “na totalidade de suas interações mútuas”. Neste contexto há quatro observações a se fazer: automanutenção – manutenção da individualidade apesar das transformações químicas; não localização – a vida é uma propriedade global; propriedades emergentes – o surgimento de novas propriedades em um conjunto; e, interação com o ambiente – apesar do organismo vivo ser um sistema fechado, ele é ligado, ou seja, realiza trocas com o ambiente para gerar sua atualização.

A literatura distingue sistemas autopoiéticos de primeira ordem e de segunda ordem (pluricelulares e multicelulares). Portanto, a existência de unidades autopoiéticas menores, nos levam a considerar que a vida é um sistema de sistemas autopoiéticos interligados. As unidades são estruturalmente definidas, portanto os ambientes produzem perturbações mais não determinam a estrutura de um organismo vivo.

Três noções básicas esclarecem a interação dos organismos vivos com o ambiente: acoplamento estrutural – interações recorrentes, cognição e determinismo estrutural –os organismos têm um comportamento estruturalmente determinado que orientam as mudanças. Ou seja, o organismo de certa forma se autoconstrói de uma maneira paradoxal: determinado e livre.

No mundo social, o comportamento é guiado pelas regras geradas no sistema social, ou seja, as redes sociais são semelhantes as redes biológicas. Cada sistema social, uma escola por exemplo, busca se sustentar de maneira estável mais dinâmica.

Capra afirma que há duas perturbações comuns: o envelhecimento, no nível individual; e a evolução, nas gerações. O envelhecimento é uma perturbação que evidencia que no mecanismo autopoiético há propriedades invariantes e variantes, que variam de sistema para sistema.

Para verificar se um sistema é autopoiético é necessário verificar se ele se sustenta com processos autogeradores que ocorrem dentro de uma fronteira estabelecido por ele mesmo. Capra ainda ressalta que a reprodução não é um critério para a vida.

Definir a morte é tão complicado quanto definir a vida, mas pode ser descrito como a desintegração da organização autopoiética que caracteriza a vida. Mas está claro de que quando uma ligação principal desaparece, algumas partes ainda funcionam, até que também se desintegrem, portanto a mote é um processo progressivo de destruição das propriedades emergentes.

Essas últimas analises sobre vida e morte abrem um amplo campo de discussões éticas e políticas sobre a sustentação da vida de pacientes comatoso. Elas também dão origem a uma série de pesquisas que buscam construir uma unidade autopoiética no laboratório, como o modelo apresentado por Capra que apresenta três estados de animo operacional de uma célula ou forma de vida: homeostase, crescimento e morte.

Quando um organismo interage com o ambiente, ele também o cria, numa forma de coevolução mútua. A cognição e a percepção ocorrem na estrutura interna do organismo, mas seu ambiente também possui organismos. O nível de sofisticação cresce ao ponto de a consciência coemerge num sistema nervoso. Ou seja,

“a estrutura orgânica viva (unidade autopoiética) interage cognitivamente com o ambiente, sendo que seu processo de cognição é um produto da evolução. Como dissemos anteriormente, cada organismo específico tem seu próprio sensorium cognitivo. Quando se substitui a palavra “mente” por cognição, chega-se a noção de “mente incorporada”

Portanto, a mente não é abstrata, ela sempre estra presente na estrutura. A consciência se manifesta dentro de uma estrutura viva.

Capítulo 8: Ordem e Complexidade no Mundo Vivo.

No capítulo 8 Capra aponta que a evolução biológica foi precedida pela a evolução pré-biótica ou molecular, onde a transição da matéria não viva para a viva é resultado de um aumento gradual e espontâneo na complexidade molecular há cerca de 3,5 bilhões de anos.

Apesar de parecer aposta a Lei da termodinâmica, esta teoria, apresentada pro Oparin, se alinha à lei com o processo de auto-organização espontâneo e de emergência. Este processo ocorre em situações estáticas ou dinâmicas ou sejam, que operam em sistemas em equilíbrio ou não. O princípio de emergência indica o surgimento de novas propriedades da estrutura organizada. Ambos ocorrem de forma endógena, ditado por regras internas, e portanto se referem à auto-organização. Entre alguns exemplos destas moléculas o autor cita os lipídios ou em sistemas biológicos nos ácidos nucleicos e dobramento de proteínas. Ainda conforme o autor, o processo se acelera com ciclos de feedback positivos conhecidos como autocatálise.  

Em sistemas biológicos complexos, como no caso das proteínas musculares essa organização permite o funcionamento de um motor molecular que regula nosso movimento muscular. Neste e em outros exemplos dado por Capra, ele aponta que são casos de processos de controle termodinâmico, ou seja, o produto se formou porque é mais estável que os componentes. Mas pode ocorrer controle cinético, onde os produtos se formam porque a velocidade da reação para chegar até eles é muito maior do que a velocidade para chegar aos produtos mais estáveis, que no mundo biológico ocorrem pela ação das enzimas.

Os desafios atuais de pesquisa buscam a reconstituição das células mas estes estudos somente são possíveis ainda com a interferência humana, ainda que mínima. Ou seja a remontagem não ocorre espontaneamente. 

As propriedades emergentes são essenciais para o surgimento da matéria viva, além do aumento de complexidade, é preciso que surjam novas funções e novas propriedades. Essas novas propriedades surgem com um nível superior de complexidade é atingido ao se reunir componentes de complexidade inferior. Elas não estão presentes nas partes, mas emergem das relações e interações especificas entre as partes de um conjunto organizado.

“O todo é mais que a soma das partes”

A emergência atualmente é considerada por um amplo campo de pesquisas, das exatas as sociais. No nível da célula, a própria vida é uma propriedade emergente. No nível social, esta propriedade ultrapassa o nível individual, as estruturas criadas por colmeias, por exemplo, emergem neste nível. Desta forma também é foco de estudo a propriedade emergente e as propriedades dos componentes. A visão sistêmica aponta que o foco em relações, padrões e processos subjacentes é fundamental para compreender estas propriedades, embora ainda os desafios perdurem no campo.

O desenvolvimento das propriedades emergentes é uma causalidade ascendente, porém associa-se a uma causalidade descente, pois o nível hierárquico superior afeta as propriedades dos componentes inferiores mas elas indicam algo que, ao meu ver, tem um papel central na formação da vida, pois de acordo com autor, a causação descendente é a fonte primária das funções biológicas e do comportamento.

O pleno potencial da auto-organização e da emergência é atingido em sistemas dinâmicos, sistemas que mudam ao longo do tempo. Esses sistemas operam afastados do equilíbrio porém são capazes de gerar estruturas auto-organizadoras estáveis.

Essa noção de “afastado do equilíbrio” e “não linearidade” abriu perspectivas nas pesquisas de Prigogine. De acordo com uma das suas principais teorias, as estruturas dissipativas não apenas se mantem em estado de estável longe do equilíbrio, como também pode evoluir. Uma de suas principais realizações foi resolver o paradoxo da evolução da física e da biologia na época: a do motor que diminui até parar e a do mundo vivo que se desdobra em direção a ordem e complexidade crescentes. No mundo vivo a ordem e a desordem são sempre criadas simultaneamente.

A emergência espontânea é hoje um dos principais conceitos da compreensão da vida, ou seja, a criatividade, a geração de novas formas, é uma propriedade de suma importância para os sistemas vivos.

As pesquisas do surgimento da vida, como a de processos bioquímicos que ocorrem nas comunidades microbianas, são equiparadas em muitos aspectos a outros campos de pesquisas como estudos sobre a química do cérebro e as redes ou, no caso de auto-organização dinâmica, com o padrão de voo de certas espécies de pássaros.

Neste ponto podemos perceber que em meio ao caos planetário diferentes padrões se interligam em sistemas completamente diferentes, células, cérebro, voo de pássaros. E que a evolução darwinista é um processo de criatividade, de emergência.

Paralelamente, Loverlock desenvolveu a teoria de gaia, onde a Terra passou a ser compreendida como um sistema vivo, auto-organizador. Os voos realizados no início da década de 60 fomentaram a visão da terra como uma totalidade integrada. Juntamente com Margulis, o pesquisador desenvolveu uma teoria de ciclos de feedback, que ligam sistemas vivos e não vivos e reuniram a geologia, química atmosférica, microbiologia e outras disciplinas, que também deve ter contribuído para a disseminação e retomada de pesquisas interdisciplinares.

Mais interessante ainda é que de acordo com sua teoria, a vida cria condições para a sua própria existência. Para isso o cientista desenvolveu um modelo matemático denomidado “munda das Margaridas”. A Gaia foi finalmente considerada um sistema vivo porque satisfaz a vários critérios de vida: auto-organização – com base em regras internas, autopoiese – regenera componentes, e organismo vivo – autopoiese associada à cognição.  

Ainda dentro do princípio de organização, surgem outros conceitos como quirilidade, conhecida na experiência corporal, também pode ser observada na química por exemplo, mas ainda não se sabe ao certo, qual a vantagem evolutiva da assimetria. Inclusie foi observado que a assimetria molecular na natureza é geralmente acompanhada de um alto nível de simetria no nível macroscópico. Este aspecto pode apresentar estratégias da natureza, econômica (genes) e evolutiva (reprodução). Os padrões espiralados que se apresentam na natureza também fazem parte deste objeto de estudo e contribuíram para a união da matemática com a biologia e  da física com a biologia.

A filotaxia, geometria e numerologia do crescimento vegetal, foi um dos primeiros campos de estudo que desvendou, padrões da natureza. A seção áurea, utilizada desde a renascença, hoje aplicada aos vegetais, animais e formas geométricas, representa um padrão universal de similaridade presente por toda a parte do mundo vivo. Na geometria especial, a espiral logarítmica possui uma propriedade única conhecida como autossimilaridade: ela não altera sua forma a medida que cresce. Estudos da quiralidade, simetria e quebra de simetria fomentam pesquisas sobre a origem da vida e outros aspectos sobre interferência do ambiente ou causalidade.

Em suma, em sistemas estáticos, a auto-organização e as propriedades emergentes resultantes são conceitos relativamente simples e bem explicados pela física e química, mas em sistemas dinâmicos estes mesmos processos são sutis e complexos, e seus resultados são, com frequência, imprevisíveis, tanto na biologia como no social.

Para aprender sobre complexidade é preciso respeitar a natureza, não por meio de controle, mas de cooperação.

Contudo, observa-se que a natureza dentro de nós e a natureza fora de nós estão convergindo.

A essência da vida não pode ser encontrada numa partícula, ela é a composição de várias propriedades emergentes sem uma localização central. 

Capítulo 9: Darwin e Evolução Biológica

A constância de forma e a existências de tantas foras diferentes são dois aspectos aparentemente contraditórios mas que constituem a vida na Terra. Neste capitulo o autor apresenta a evolução biológica da vida.

Ainda antes de Darwin, Lamarck introduziu a ideia de evolução ao falar de transformação das espécies. Além de Lamark e Darwin, Mendel foi outro cientista de destaque sobre a hereditariedade, seus experimentos com ervilhas são a base da genética moderna e influenciaram varias outras teorias evolutivas geológicas, cosmológicas, etc.

Mas foi Darwin o grande percursor que, nas primeiras décadas do século XIX, quebrou o paradigma religioso, que imperava na ciência, de que deus criara todas as formas.  O cientista apresentou a teoria de que todos descendemos de um ancestral comum com modificações. A beleza desta teoria está em dizer que todas as formas de vida, peixes, arvores, humanos estamos ligados uns aos outros por uma rede de parentescos.

Nas suas observações durante uma viagem, Darwin constatou que as adaptações era produzidas por mudanças ambientais e que a adaptação e por sua vez, a evolução, era uma forma de seleção natural. Estas observações não foram publicadas por 20 anos porque na época seria uma afronta aos grupos religiosos que dominavam a sociedade.

Os dois principais conceitos introduzidos por Darwin em A Origem das Espécies foram: todos os organismos descendem de um ancestral comum – comprovado por ele mesmo, e a seleção natural é um mecanismo de evolução – comprovado posteriormente por Mengel.

Após estas teorias, houve um desenvolvimento da genética populacional,  essa nova síntese ou neodarwinismo, foi fundamental para o reconhecimento da mutação e variação de uma população por meio dos genes.

Ainda existem controvérsias entre os níveis micro e macroevolução, com base nos registros fósseis. Mas a importância do campo é irrecusável, e atualmente é seus conceitos são estendidos para estudos comportamentais ainda que também sob controvérsias.

Com base na teoria sobre os genes, a descoberta do DNA também permitiu avanços sobre a compreensão do processo evolutivo no nível molecular. O DNA tem estruturas esclarecedoras, como o processo de autoreplicação e a capacidade de codificar uma cadeia polipeptídica, que refere-se ao “código genético”.

Mesmo com todos os avanços a teoria moderna da evolução genética ainda sustenta que a seleção natural é uma das principais forças motrizes, embora teorias como a de Kimura contradizem esta ideia. Maturana e Varela seguem esta segunda linha, ao usarem a expressão “deriva natural” como o processo de conservação da autopoiese e da adaptação, sem que seja necessária uma força orientadora.

Contudo, as pesquisas sobre DNA , consideradas como dogma central da biologia molecular ainda seguia uma cadeia simplista que não representa a realidade (DNA – RNA – Proteína). Apenas recentemente os DNAs introns passaram a ser reconhecidos dentro da formação da vida.

A forma como todas as espécies ligam-se umas às outras partindo de um ancestral comum, ramificado em 3 formas de vida: archea, bactérias e eucariontes. Entre as 3 as bactérias tem papel como fonte de criatividade evolutiva, a partir delas estabeleceram-se ciclos de feedback para a autoregulação de gaia e os processos como fermentação e fotossíntese, fixação de nitrogênio e respiração se tornaram movimentos evolutivos.

Uma nova compreensão sistêmica apontou que o desdobramento da vida na terra desenvolveu- se sob três avenida evolutivas: a mutação aleatória de genes, o comércio global de genes (recombinação do DNA), simbiogênese. Assim apareceu uma rica biodiversidade no planeta. Portanto o estudo das relações da estrutura do genoma através de diferentes espécies é uma nova disciplina: genômica comparativa. Surpreendentemente a espécie humana tem mais de 99% de genes similares aos camundongos, e ainda mais, entre as raças humanas a diferença são insignificativas.

A genética aplicada insurge no desejo de manipular os genes. Apesar da estrutura física do DNA ter sido desvendada, ainda é preciso desenvolver duas técnicas para tanto: sequenciamento de DNA e splicing do gene. Estão relacionadas a estes objetivos diferentes áreas como a bioengenharia, que envolve processos complicados e perigosos e devem ser tomados com cautela e maisumana completa recentemente a biologia sintética  que tem como finalidade primordial criar em laboratórios formas de nova vida.

O projeto genoma humano, tinha por finalidade identificar e mapear a sequencia genética. Seu desenvolvimento era divido por dois grupos: o privado e o governamental. Felizmente o segundo grupo ganhou a corrida. A descoberta revelou ao mundo uma complexa paisagem genética, com alguma surpresas como os “genes saltadores”. Com isso, o projeto foi considerado “o livro da vida”. 

Porém o dogma central, linear, “o DNA faz o RNA, o RNA faz as proteínas, e as proteínas nos fazem” teve de ser abandonado. Observou-se que este modelo apresenta além de um determinismo genético, um reducionismo. Quando mais observamos os organismos, descobrimos que os processos de síntese de proteínas são complexos, a dinâmica de regulação das células determinam a proteína que será produzida e como ela funcionará, e este processo rompe com as barreiras lineares do dogma central.

Outros estudos como a epigenética apresentam resultados surpreendentes, como a descoberta de que fatores não genéticos também interferem no comportamento deles como a diferenciação celular e a modificação química. Neste campo, ficou definido que o genótipo contém a informação hereditária e que o fenótipo é a característica física, ou seja, a totalidade de suas características físicas e comportamentais. Embora seja uma área de pesquisa recente, a epigenética é importante para compreendermos o desenvolvimento, a evolução e a saúde humana. Além do mais, alinha-se ao mecanismo evolutivo proposto por Darwin e Wallace, onde o processo evolutivo requer variação, sobrevivência diferencial e sucesso reprodutivo, e herança.

De fato, a combinação entre biologia do desenvolvimento com a do comportamento, da ecologia com a biologia evolutiva apresenta os papeis ativos do organismo para a evolução dos seus descendentes (e de si mesmo).

A cooperação tornou-se visível em muitos níveis dos organismos vivos. Nos organismos pluricelulares observa-se a cooperação entre as diferentes células, tecidos etc. Ao que as pesquisas indicam, as partes aprenderam a interagir positivamente entre si para responderem a seleção natural e a pressão adaptativa. Esta noção remonta à noção de cognição.

A palavra simbiose, que refere-se a tendência de diferentes organismos viverem em estreita associação com outros, e as vezes até mesmo dentro de outros, apresenta esta noção de cooperação. Margulis, ainda na década de 1960 já apresentou hipóteses deste cunho, como a de que a célula eucariótica surgiu por meio da fusão de um procarionte com outro organismo em um espécie de cooperação física.

Apesar de que ainda existem indícios para um competição entre grupos vivos, a ideia de cooperação, aponta um aspecto altruísmo entre os seres, além de tornar-se um campo de pesquisa para biólogos evolutivos, tornou-se para psicólogos cognitivos. Conforme já falamos em outras aulas, os agrupamentos humanos, além de defender, preservam o patrimônio genético da espécie. Com base na minha pesquisa de mestrado (2012) destaco que as pesquisas mais recentes na área de motivação, estão numa fase de superação da visão de competição para cooperação, e muitos estudos e pesquisas praticas comprovam os benefícios de criar ambientes cooperativos ao invés de competitivos.

Neste sentido, a noção de civilização planetária de Morin é como um antidoto, para aqueles que ainda acreditam que a competição entre as nações perdurará longo tempo ainda. As evoluções tecnológicas tendem a ampliar a visão do homem sobre a terra, como aquelas das primeiras imagens da terra, ao ponto de nos entendermos como um todo em cooperação.

Os avanços em diferentes campos de pesquisa da vida, permitiram a compreensão de que npos não somos determinados por nossos dos genes, ao contrario, eles agem em cooperação com a vida, de acordo com fatores que à determinam. Embora o DNA tenha suma importância no desenvolvimento da vida, ele sozinho não faz nada. Isso originou uma visão “top-down” do processo de desenvolvimento.

Ainda com todos estes avanços científicos, o autor faz uma critica severa ao criacionismo 9qo meu ver, com razão), de que é baseado no fundamentalismo. Não poderia imaginar a interferência deste campo nas ciências, mas são varias as estratégias utilizadas para manterem seu status cientifico, como os temos “planejamento inteligente”, “criado”, “criação”, e o lobbing. A preocupação desta ciência é transformar o ser humano em um acaso. Para alguns pesquisadores isso parece assustador. Existem dois marcos do pensamento evolutivo moderno que o autor destaca: a evolução ocorre sem planos programados e a palavra acasp x contingencia (ou seja, o produto não é uma estrutura arbitrária, ocorremos conforme um determinismo estrutural somado a uma interação ambiental consoante.

Neste ponto o autor apresenta vários argumentos sobre o acaso ou não do ser humano na terra. Realmente parecem que várias “coincidências” ocorreram para nascêssemos, como se a terra nos esperasse. Mas o acaso também tem seu mérito, se pensarmos que mesmo com todas as possibilidades de não estarmos aqui. Nosso desenvolvimento moral, e sentimentos de amor, a paz e felicidade, descobertos pela própria humanidade, sem serem programados, já são por si só um milagre que deve ser valorizados.

De qualquer forma, não estamos sozinhos ao acaso, somos frutos de uma dinâmica complexa e não linear, de redes de reações químicas que limitam novas formas e funções. Nossa existência deriva de mutações, mas que satisfazem às leis da física e química que governam o metabolismo da célula.

Na visão evolucionista de Darwin, o pensamento sistêmico da vida encontra um campo fértil. A percepção de que estamos todos ligados por um fio, numa gigantesca rede de relações, somos parte de uma única família. Ainda que seja uma teoria em andamento, que haja muitos mistérios a serem compreendidos, este parece ser o caminho.

Na visão evolucionista moderna, existe um diálogo entre interação e determinismo, como a agua que desce das montanhas, coordenadas pela lei da gravidade e pelo desenho do terreno irregular, o seu ambiente. As mutações pungentes, expressão da criatividade da vida, fazem parte da auto-organização da vida, e entrelaça-a em um processo cognitivo.

Capítulo 10: A procura da origem da vida na Terra

A evolução, impulsionada pela criatividade é expressada em três caminhos distintos: mutações, intercambio de genes e simbiose, que são afinadas peal seleção natural. Assim a vida no planeta desenvolveu-se em bilhões de ano e deu origem a uma diversidade incontável.

Em termos gerais, a vida originou-se de uma matéria inanimada que sofreu inúmeras reações químicas, cujos efeitos aumentaram gradualmente sua complexidade e sua funcionalidade molecular, até que as primeiras protocelulas, capazes de se reproduzir às custas da vizinhança, emergiram neste universo (OPARIN).

A discussão central é entre o determinismo absoluto ou a contingência, se a vida estava predeterminada ou se ela poderia nunca ter começado.  O princípio antrópico parte da ideia de que se as condições físico química fossem apenas um pouco diferentes, a vida como a conhecemos já não seria possível. Nesse contexto há muitas coincidências como o valor da massa do sol, da loa, da força gravitacional, da velocidade da luz, etc.

Assim, o universo parece ter sido favorável à vida desde o início, o principio antrópico se delineia um um argumento filosófico porem não cientifico. A hipótese alternativa é a de multiuniverso ou universos paralelos, em que universos com propriedades diferentes do nosso, existem paralelamente.

Se reconsiderarmos a origem da terra do ponto de vista químico, por meio da química pré-biótica, porem a transição de organismos não vivos para vivos permanece um mistério. Por dois motivos permanecemos ignorantes nesse aspecto: não temos os fosseis ou outros registros dessa protovida e a contingência, ou seja, o progresso, as condições em ziguezaque são desconhecidas.

Há pesquisadores que trabalham nesta linha, descendentes de Stanley Miller, como foco na criação de vida em laboratório, a partir de uma matéria inanimada em condições pré-bióticas. O fundador da área de pesquisa, conseguiu demonstrar que substancias bioquímicas relativamente complexas podem ser formadas a partir de uma mistura de componentes gasosos. O experimento deu origem a muitos outros semelhantes e surgiu uma pergunta: Porque certos compostos se formam e outros não? Enigmas que foram esclarecidos com ajuda da termodinâmica.  Estas pesquisas comprovaram que na terra primordial haviam condições suficientes pra iniciar a vida e ativar reações espontâneas conducentes a bionomômeros complexas.

Mas nem isto seria necessário para dar origem a vida como conhecemos hoje, pois ela é fruto de um grande número de compostos que não estão sob controle termodinâmico. As moléculas, células, enzimas e outras estruturas que compõe o sistema vivo são produtos de uma longa série de eventos de contingência. O fato é que, nós não sabemos e nunca saberemos as condições contingentes existentes na origem e desenvolvimento da vida nas diversas etapas.

 Ainda assim, em busca desta resposta pesquisas foram desenvolvidas como a relativas ao RNA autoreplicante, mas que, conforme Capra, são inviáveis uma vez que estes elementos surgiram por conta própria no universo, entre outras explicações químicas que comprovam a impossibilidade de tais teorias.

Ainda neste campo, há outra dúvida que assombra experimentos científicos, pois se ácidos nucleicos e proteínas formam um sistema fechado qual deles veio primeiro? A química pré-biótica é um campo de pesquisa recente, e apesar dos equívocos, muitas respostas sobre a origem da vida ainda podem surgir através dela.

Para que seja possível a evolução molecular, até o caminho que leva a vida, além da ordem estrutural é necessário que surjam as propriedades emergentes. Estas são duas palavras centrais sobre a vida: auto-organização e emergência. As tentativas de criar uma forma mínima de vida para a observação dos fenômenos posteriores demonstraram o quanto a vida é complexa. e por isso surgem várias abordagens e hipóteses sobre a origem da vida.

A Biologia Sintética, que lança grande esforço na construção da vida em laboratório, é mais uma delas, porem seu uso e aplicação tem finalidades comerciais como o mundo da biotecnologia, biocombustíveis ou biorremediações, ainda que dentro da área existam pesquisadores que a utilizam da direção de buscar respostas sobre a origem da vida, por exemplo sobre metabolismo celular e síntese de proteínas que não existem na natureza.

Estes experimentos de criação de vida em laboratório observam que a célula deva possuir três propriedades: automanutenção, autoreprodução e capacidade evolutiva adaptativa. As pesquisas buscam o desenvolvimento de uma célula mínima, que refere-se a uma família de compostos. Contudo, observa-se que a vida pode ser produzida em laboratório utilizando-se componentes moleculares existentes.

Através do campo de metabolismo celular o autor explica como os experimentos inicias surpreenderam os pesquisadores, as respostas encontradas nos experimentos só puderam serem parte, compreendidas com base em teorias da complexidade e da auto-organização.

As questões relativas as proteínas existentes reincitam as perguntas sobre o acaso das condições ideais para a vida. Se analisarmos o número de proteínas possíveis e os existentes, veremos que a vida humana prospera como um grão de areia. Pesquisas posteriores apontaram que nossas proteínas são produtos de contingencia, e embora as pesquisas sobre Proteínas Nunca Nascidas sejam uteis a biotecnologias elas também nos dão um direcionamento filosófico sobre a vida.

Em vez de abordar diretamente “o que é vida”, os autores consideram a questão: “Quais são as características essenciais de um ser vivo”?

Teoria da autopoiese = “fazer a si mesmo” (Maturana e Varela) [p. 169]:

- automanutenção

A principal função da célula é manter sua própria individualidade apesar da miríade de
transformações químicas que ocorrem nela. [p. 171]

A vida é uma fábrica que constrói a si mesma a partir de dentro. [p. 173]

- não localização

A vida é uma propriedade global, que surge das interações coletivas das espécies moleculares dentro da célula. [p. 173]

- propriedades emergentes: “a vida biológica é apenas química” [p. 174]

A vida, então, é uma propriedade emergente - uma propriedade que não está presente nas partes e se origina apenas quando as peças estão montadas juntas. [p. 173]

- interação com o ambiente

A célula, como qualquer organismo vivo, não precisa de nenhuma informação vinda do seu ambiente para ser ela mesma [...] dizemos que a célula, e por inferência todo organismo vivo, é um sistema operacionalmente fechado [p. 174]

Acoplamento estrutural (Maturana e Varela): “o ser vivo se relaciona estruturalmente com seu ambiente” [p. 176]

De acordo com Maturana, 0 comportamento de um organismo vivo é determinado. No entanto, em vez de ser determinado por forças externas, é determinado pela própria estrutura do organismo - uma estrutura formada por uma sucessão de mudanças estruturais autônomas. Consequentemente o comportamento do organismo vivo é, ao mesmo tempo, determinado e livre. [p. 177]

2 perturbações à circularidade da vida: envelhecimento e evolução;

Sobre a morte - Embora a autopoiese não seja condição suficiente à vida, é necessária:

podemos descrever a morte como a desintegração da organização autopoiética que caracteriza a vida [p. 180]

A partir da perspectiva sistêmica, podemos aceitar a ideia de que todos os principais órgãos têm uma conexão com o cérebro, c quando o cérebro não recebe mais nenhum sinal dos órgãos, e não envia mais nenhum sinal de vo1ta, sua rede não está mais em operação. [p. 181]

Os organismos contribuem para a "criação" de seus ambientes. Por exemplo, o nascimento dos organismos fotossintético pode ter, de fato, criado um ambiente novo, rico em oxigênio. De maneira semelhante, a teia de aranha, as construções de madeira do castor, e as cidades construídas pela
humanidade modificam a estrutura dos seus ambientes. Em todos esses casos, o ambiente é criado pelo organismo, e essa criação permite a existência do organismo vivo. [p. 183]

A ideia de ambiente depende da existência do ser vivo. O ambiente é aquilo com o que o ser vivo interage, e à medida que essa interação se dá, o ambiente se modifica e causa novas adaptações do ser vivo (cognição – mente incorporada).

[...] os princípios subjacentes à vida são os mesmos em todos os níveis.

[...]a perturbação em um único ponto pode, em princípio, ser sentida em toda a rede [...]

A interação .entre o organismo vivo e o ambiente é dinâmica e se baseia na comemergência, onde o organismo vivo e o ambiente tomam-se um só por meio de interações cognitivas. [p. 185]

[A partir dessa ideia, parece haver uma conexão entre a visão sistêmica, a ideia de fraternidade e a ética kantiana.]

Auto-organização

Alguns processos químicos de auto-organização estão "sob controle termodinâmico", o que significa que eles ocorrem "espontaneamente", por si mesmos, sem a necessidade de imposição por forças externas (o termo "espontâneo" é controvertido de um ponto de vista termodinâmico estritamente ortodoxo, mas aqui vamos usá-lo no seu significado comum, para indicar as reações que, uma vez dadas as condições iniciais, prosseguem por si mesmas). [p. 186]

Controle termodinâmico leva ao equilíbrio. O que interessa são os que dissipam desordem – como são a maioria dos sistemas que operam nas células.

Exemplo dado de auto-organização: sabões e lipídios, que são hidrófilo e hidrofóbico, se unem quando em contato com a água, de maneira que a parte hidrófila forme um escudo para a hidrofóbica, diminuindo sua superfície de tensão com a água.

dois aspectos notáveis nesse processo: primeiro, a formação espontânea de ordem local, assistida por um aumento global de entropia (ou desordem), e, segundo, a formação de compartimentos esféricos, que, como veremos mais tarde, são muito importantes como um modelo para células biológicas. [p. 189]

No DNA (sistema vivo): a fita dupla são as bases hidrofóbicas, o fosfato são as partes hidrofílicas, e assim se auto-organizam. [p. 192]

Propriedades emergentes: exemplo – “a harmonia que surge de uma frase musical obviamente não está presente nas notas isoladas” [p. 198]

Causação descendente: a mudança em um nível hierárquico superior de ordem afeta os níveis hierárquicos inferiores (ex: a mudança na organização familiar afeta os membros da família; pertencer a uma tribo afeta o comportamento da família). O determinismo genético é questionado por essa ideia. [p. 201]

Na linguagem da dinâmica não linear, o sistema encontra pontos de bifurcação nos quais ele pode se ramificar em estados inteiramente novos, cada um deles caracterizado por um atrator específico, e nos quais emergem novas estruturas e novas formas de ordem. [p. 203]

[...] a relação entre entropia e desordem é vista sob uma nova luz. Nos pontos de bifurcação, estados em que a ordem é maior podem emergir espontaneamente sem contradizer a segunda lei da termodinâmica. A entropia total do sistema continua crescendo, mas esse crescimento na entropia não é um crescimento uniforme da desordem. No mundo vivo, a ordem e a desordem são sempre criadas simultaneamente. [p. 204]

Em outras palavras, a criatividade- a geração de novas formas - é uma propriedade de suma importância em todos os sistemas vivos [p. 205]

Teoria de Gaia– “um globo azul e branco flutuando na profunda escuridão do espaço” [p. 208]

Lovelock desenvolveu a teoria segundo a qual todos os elementos (vivos e não vivos) que compõem a terra interoperam de maneira a manter sistemas auto-organizados e que compõem o todo que é o planeta Terra (ex: clima da terra, salinidade dos oceanos, etc.)

Sua teoria foi fortemente enfrentada – má-compreensão da comunidade científica, que não conseguia ver a auto-organização fora de uma ideia de propósito e consciência do planeta. Essa crítica originou o Mundo das Margaridas:

O modelo é uma simulação computadorizada de um sistema de Gaia extremamente simplificado, no qual fica absolutamente claro que a regulação da temperatura é uma propriedade emergente do sistema que surge automaticamente, sem qualquer ação propositada. [p. 210]

Essas simulações mostraram-me, de uma maneira impressionante, que comunidades ecológicas mais complexas são, em geral, mais estáveis, como os ecologistas há muito tempo suspeitavam. [Harding - p. 214]

Condições suficientes para a vida: autopoiese, auto-organização e cognição.

Geometria do crescimento vegetal  (filotaxia):

O que é mais notável nesses diversos padrões é que eles frequentemente apresentam espirais e, além disso, muitos deles envolvem uma curiosa sequência de números conhecida como sequência de Fibonacci, na qual cada termo é igual à soma dos dois anteriores. [p. 219]

As frações dos ângulos observadas na filotaxia se aproximam da seção áurea: da matemática euclidiana, dada uma reta dividida em duas partes desiguais, o segmento todo estará para o segmento maior assim como o segmento maior estará para o segmento maior. [p. 220-221]

Como mencionamos antes, a questão-chave consiste em saber se a homoquiralidade na natureza se deve ao "acaso" ou se há um princípio físico básico que exige a preferência por um tipo de enantiômero e não pelo outro. [p. 227]

Novas estruturas, novas tecnologias e novas formas de organização social podem surgir de maneira totalmente inesperada, em situações de instabilidade, caos e crises.

No mundo determinista de Newton não há história e não há criatividade. No mundo vivo da auto-organização e das estruturas emergentes, a história desempenha um papel importante, o futuro é incerto e essa incerteza está no âmago da criatividade.[p. 228]

De fato, muitos cientistas cognitivos da atualidade concordariam com a ideia de que a própria noção de "eu" é uma propriedade emergente que surge da ocorrência e da ressonância simultâneas de sentimentos, memórias e pensamentos, de modo que o "eu" não é localizado em parte alguma, mas, em vez disso, é um padrão organizado sem um centro. [p. 229]

Darwin: Teoria da Evolução – ideia de que as espécies não são fixas e de que a natureza não segue um propósito em seu desenvolvimento (“faz-se caminho ao andar”). Origem das espécies a partir de um único ancestral, que sofreu mudanças que deram origem, gradualmente, às espécies atuais, selecionadas pelo ambiente para sobreviverem.

permanece o fato de que a seleção natural pode ser geralmente considerada como algum tipo de competição entre diferentes grupos vivos. [p. 258]

Darwinismo serviu de suporte à ideia reducionista do determinismo genético; porém, com a decodificação do genoma humano, foi quebrado o dogma central da biologia de que um gene=uma proteína, pois há muito menos genes do que proteínas, e assim foi necessário admitir que as características naturais dos seres vivos se dá pela interação entre os genes, que “cooperam” para manter determinadas características de geração para geração, não sendo possível determinar um deles como responsável por uma em específico.

Um outro aspecto muito importante da cooperação é indicado pela palavra "simbiose". A simbiose, a tendência de diferentes organismos para viver em estreita associação uns com os outros, e muitas vezes um dentro do outro (como as bactérias em nosso intestino), é um fenômeno generalizado e muito conhecido. [p. 225]

A partir da ideia de evolução, surge uma conclusão contraintuitiva: ”não é a função que determina a estrutura, mas sim, é o oposto, é a estrutura que determina a função” [p. 263]

Com isso, há a luta contra a corrente ideológica do “desenho inteligente”, que consiste em afirmar que existe um propósito em todo o movimento evolutivo, e que por trás disso há um “criador” que planejou tudo o que ocorre em escala biológica:

É interessante, neste momento, mencionar que até mesmo Aristóteles, em seu texto clássico De partibus animalium (Sobre as Partes dos Animais), ensinou que "a natureza adapta o órgão à função, e não a função ao órgão"; e Lucrécio escreveu, em seu célebre poema épico De rerum natura (Sobre a Natureza das Coisas), que "nada no corpo apareceu para podermos usá-lo. É o ter nascido que é a causa de seu uso" [p. 264]

Para a maioria dos defensores do ID, isso significa que, se ninguém nos programou, a vida não vale a pena ser vivida. Acreditamos que essa é, de fato, uma conclusão estranha, quase doentia. Pelo contrário, a conduta moral, o amor por nossos companheiros seres humanos e o desejo de paz e felicidade assumem o maior valor, precisamente porque eles não são o resultado de algum programa, mas valores descobertos por nossa própria humanidade. [p. 267]

Conceito de contingência– diferente de “acaso” (que sugere total aleatoriedade, com possibilidades ilimitadas), a evolução estaria condicionada pela estrutura dos seres vivos nos quais ocorre e sujeita às leis da física que se aplicam aos materiais de que eles se constituem. Diversamente de determinismo, que seria admitir somente um resultado como possível a partir de um conjunto de fatores, a ideia de contingências se volta para o resultado e observa que a ausência de um dos fatores (contingências) implicaria na inexistência do resultado, admitindo que existia ainda um espectro possível de resultados a partir daqueles fatores.

Assim, pela teoria das contingências, não se admite que a vida necessariamente teria existido, pois percebe-se que as contingências que a tornaram possível são de probabilidade muito baixa, e na ausência de uma delas, não haveria vida.

Busca pela origem da vida

Alexander Oparin:

Geralmente, aceita-se que a vida na Terra originou-se da matéria inanimada por meio de uma longa série de passos químicos que produziram um aumento espontâneo e contínuo da complexidade e da funcionalidade moleculares, até a emergência das primeiras estruturas compartimentadas (protocélulas) capazes de fazer cópias de si mesmas à custa de suas vizinhanças [p. 271]

Na verdade, nossa compreensão atual da evolução pré-biótica toma evidente que as vesículas delimitadas por membranas, que evoluíram nas protocélulas, só poderiam ter-se formado por causa da existência de moléculas anfifílicas, as quais, por sua vez, exigiram que as moléculas de água exibissem polaridade elétrica (seus elétrons ficam mais perto do átomo de oxigênio do que dos átomos de hidrogênio, de modo a deixarem uma carga positiva efetiva nesses últimos e uma carga negativa no primeiro). Sem essa propriedade elétrica sutil da água, a formação de vesículas - e, portanto, o surgimento da vida como a conhecemos -não teria sido possível. Então, em algum sentido, a possibilidade da vida no universo estava implícita a partir da formação da água e, de fato, da própria formação dos elementos hidrogênio e oxigênio pouco depois do Big Bang. [p. 274]

[...] teóricos postulam que o nosso universo poderia ser apenas um em um imenso oceano de universos diferentes, cada um deles tendo, possivelmente, constantes cosmológicas e físicas muito diferentes. É a noção de "multiverso" ou de universos paralelos. [p. 275]

todos os investigadores aderem ao seguinte conjunto de quatro princípios [sobre a origem da vida]:
(1) A vida originou-se da matéria inanimada por meio de um aumento espontâneo e contínuo de complexidade molecular.
(2) Os processos químicos na transição para a vida podem ser reproduzidos em laboratório com as substâncias e as técnicas químicas atualmente disponíveis.
(3) Esses experimentos podem ser implementados em um intervalo de tempo experimental razoável (horas ou dias), uma vez que saibamos as condições e as matérias-primas adequadas.
(4) Como não há nenhuma documentação a respeito de como as coisas realmente aconteceram na natureza, não há uma via obrigatória de pesquisa.

A partir da ideia das contingências e das múltiplas possibilidades, percebe-se que não há como saber quais eram as condições originais pré-bióticas, e assim não é possível chegar a um modelo que recrie isso:

A vida como a conhecemos hoje baseia-se em um grande número de compostos que não são formados sob controle termodinâmico. [p. 279]

Se a contingência modelou as sequências e formas específicas de biopolímeros, então a contingência nos impede de reconstruir a via precisa que esse modelamento seguiu [p. 280]

Questionamento sobre por que as coisas são assim e não de outra maneira na natureza:

Para se ter uma ideia das grandezas envolvidas, podemos representar as proteínas por grãos de areia. A razão entre o nosso número de proteínas possíveis de comprimento 100 (10 ¹²⁰) e o número de proteínas efetivamente existentes (10 ¹⁴) corresponderia, então, aproximadamente, à razão entre toda a areia do Saara e um único grão de areia [p. 295]

Experimento com incorporação de biomoléculas nas vesículas: em vez de seguir a teoria, que afirmava que seria impossível as vesículas aprisionarem número suficiente de componentes para expressar uma proteína, isso ocorre nos experimentos. Usando medição, percebeu-se que em vez de seguirem todas um mesmo padrão, algumas vesículas aprisionavam muitos componentes e outras, nenhum:

o fechamento das vesículas in situ produz um ponto de bifurcação no qual um atrator, representando o aprisionamento de todos os 90 componentes, pode emergir. [p. 293]

E aqui, também, indicamos uma complementaridade entre contingência e determinismo, no sentido de que a contingência não pode operar fora das leis da natureza. Porém, mais uma vez, na via química que, com o tempo, conduz à complexidade das estruturas vivas, o determinismo implica que os processos químicos devem ter um resultado final específico, previsível em princípio, ao passo que a contingência implica que tal resultado pode não acontecer, em absoluto, ou que as coisas podem seguir por um caminho totalmente diferente. [p. 298]

Uma nova concepção de vida

Dando continuidade ao livro os autores introduzem a busca de uma nova concepção da vida com a celebre questão: O que é a vida? Fazendo com isso uma retórica voltada à introdução da visão sistêmica para o conceito de vida e de como ela foi possível de ser gerada na Terra.

O que é a vida?

A etapa inicial deste questionamento passa previamente pela definição do que é a vida. Sendo esta uma definição buscada durante a existência humana. Boa parte da resposta é advinda do conceito de autopoiese, termo cunhado por Maturana e Varela. De acordo com os autores uma grande característica da definição de vida passa pela automanutenção.

A visão sistêmica aplicada a vida significa manter um olhar para um determinado organismo em sua totalidade, passando por suas interações mútuas. No livro é apresentado o modelo complexo para uma bactéria, exemplificando assim a complexidade do assunto mesmo sem a adição de demais conteúdos teóricos.

Para os autores os principais fenômenos  biológicos que podem definir o que é a vida são: automanutenção, não localização, propriedade emergentes e interação com o ambiente.

A automanutenção é a característica que permite a célula manter a sua própria existência. A não localização é a impossibilidade de determinação do local onde a vida possa ser localizada. A propriedade emergente determina que algo que não está nas partes e que surge com a junção de dois ou mais componentes. Interação com o ambiente é a necessidade que um organismo necessita de algo externo para sobreviver, ou seja, é um sistema termodinamicamente aberto.

Autopoiese pode ser definida com uma organização que pode ser capaz de se sustentar em virtude de reações que se regeneram continuamente. O conceito pode ser expandido para sistemas gerando a ideia de sistemas autopoéticos, gerando com isso a classificação de sistemas autopoiéticos de primeira ordem (para seres pluricelulares) e de segunda ordem (para multicelulares). Tais sistemas podem estar contidos dentro de sistemas mais abrangentes, gerando assim a noção de que a vida é um sistema de sistemas autopoiéticos interligados.

Para a caracterização da interação do sistema com o meio devem ser consideradas as noções de acoplamento estrutural, cognição e determinismo estrutural, a trilogia da vida. O acoplamento determina como o ser se relaciona com o ambiente. O determinismo estabelece como o ser é determinado pela sua própria estrutura. A cognição é o significado da vida em função da estrutura interna, muito ligado ao princípio da autopoise.

A autopoise social é uma expansão do conceito biológico para o funcionamento de redes sociais complexas, aproveitando algumas ideais aplicadas a partir de uma perspectiva unificadora.

Paradoxalmente surge  pergunta semelhante, porém com o outro lado da linha da vida, questionando o que seria a morte. Para os autores este conceito surge quando a as propriedades emergentes passam a ser destruídas, começando assim a decadência da vida.

Ordem e complexidade no mundo vivo

A auto-organização é um conceito extremamente relevante para a determinação da origem da vida, distando assim do conceito de caos. Para a formação de células minimamente funcionais deve ser estudado como elementos distantes puderam se agregar e formar outros mais complexos e com funcionalidades novas.

Tais funcionalidades geradas pela união de compostos recebe o nome de emergência, conceito que se faz necessário para tentar determinar o que é vida e como ela se constitui no passado.

Com a evolução das células para organismos, assim em uma constante evolução e adicionando complexidade se chega a seres e sistemas complexos. Os sistemas evoluem e se autoorganizam, chegando por fim ao conceito de Gaia, a Terra auto-organizadora, um exemplo desta evolução foi emulada em computador no célebre experimento denominado Mundo das margaridas.

Com o incremento da complexidade puderam ser percebidos padrões matemáticos, tais como quiralidade e assimetria, surgindo assim o ramo da biomatemática.

Darwin e a evolução biológica

Charles Darwin foi um divisor de águas para a ciência, rompendo a visão de criacionismo vigente até o momento de publicação do livro a Origem das Espécies. O mote do livro aponta para um ancestral comum de todas as espécies, tal como um coral, e não uma árvore como usualmente é apresentado o relacionamento entre as espécies.

Seu trabalho foi precedido por Lamarck e ainda teve concorrência com Alfred Wallace. A teoria de Darwin passou a ter maior aderência com as experiências genéticas realizadas por Gregor Mendel.

Na atualidade o evolucionismo é uma teoria vigente, principalmente com a descoberta do código genético, do DNA e do RNA. O DNA é compostos por pares CG (Citosina-Guanina) e AT (Adenina-Timina) conectando as duas fitas, estas compostas por açúcares e fosfatos dispostos em uma longa sequência. A priori os cientistas pensavam que para cada gene haveria uma característica física associada. Porém com a evolução do projeto Genoma a complexidade deste composto se mostrou ainda maior. Foi tentado recentemente a aplicação de genética em uma série de tentativas de se alterar o sequenciamento do DNA. A epigenética é o estudo da mudança hereditárias do fenótipo, sendo este diferente do genótipo, composto pela constituição genética. O fenótipo apresenta as características físicas apresentadas pelo indivíduo.

A classificação moderna das espécies é composta por três domínios: bactéria, archae e eucariontes (grande parte dos animais), gerando com isso avenidas de evolução. Hoje é tentada a determinação do LUCA (último ancestral comum universal) para determinar onde começou a vida no planeta.

A procura pela origem da vida na Terra

Alexander Oparin foi um dos primeiros a tentar gerar componentes básicos para a formação de vida dentro de um ambiente controlado, tomando como elementos básicos materiais não vivos. Um dos seguidores desta vertente foi Stanley Miller, que conseguiu gerar aminoácidos com base em hidrogênio, amônia, metano e vapor de água, itens previstos nos primórdios da Terra, sugeridos por Oparin.

A biologia sintética surge como um desdobramento da genética, tentando dentro de laboratórios recriar compostos que possam um dia gerar, quem sabe, uma nova forma de vida. Aplicações mais modestas prevem a criação destes compostos como forma de repor deficiências.

Um dos objetivos da biologia sintética é a construção de células mínimas, uma das buscas da ciência moderna, tentada por meio de uma abordagem de baixo-para-cima. Para tanto foram criados em laboratório membranas compostas de lipídios. Na sequência estão tentando colocar outras partes dentro deste invólucro, porém sem grande sucessos.

A origem do metabolismo celular tem algumas de suas hipóteses apresentadas, apresentando a improvável chance matemática de que os 90 compostos macromoleculares pudessem ter sido isolados dentro de uma vesícula, plotados no gráfico com distribuição de Poison. Porém para o composto ferritina o tipo de alocação tudo-ou-nada apresenta um resultado espantoso.

Por fim é destacada a enormidade de combinações de proteínas nunca nascidas, como um exemplo de hipóteses não apresentadas na natureza, mas que seriam prováveis de serem geradas e que por algum motivo alheio não foram no meio de um número gigantesco de probabildiade.

Apresentação em: http://prezi.com/uohvhtxjjwvu/?utm_campaign=share&utm_medium=copy&rc=ex0share

Robson Junqueira da Rosa