Cientistas dizem que a evolução pode funcionar de maneira diferente do que pensamos

Um estudo da Universidade de Michigan desafia esse quadro. Liderada pelo biólogo evolucionista Jianzhi Zhang, a pesquisa sugere que mutações acessórias podem ser muito mais comuns do que a teoria de longa data prevê. Mas há um problema. Muitas dessas mutações úteis podem não durar o suficiente para se tornarem permanentes.

Uma importante teoria evolutiva enfrenta um novo teste

Durante a evolução, as mutações acontecem por acaso. Alguns desapareceram. Outros se espalham até que todos os membros da população os carreguem, um processo conhecido como fixação.

Por mais de meio século, uma das ideias mais influentes na evolução molecular tem sido a teoria neutra da evolução molecular. Proposta pela primeira vez na década de 1960, a teoria sustenta que a maioria das alterações genéticas específicas no nível do gene e da proteína são neutras. Nesta visão, as mutações deletérias são geralmente removidas pela seleção natural, enquanto as mutações verdadeiramente benéficas são tão raras que se espera que a maioria das alterações moleculares permanentes sejam neutras.

Zhang e seus colegas decidiram testar uma hipótese-chave por trás dessa teoria. As mutações benéficas são realmente tão raras?

Seus resultados sugerem que a resposta pode não ser.

Mutações contributivas podem ser surpreendentemente comuns

Usando grandes conjuntos de dados de varredura mutacional profunda de seu próprio laboratório e de outros, a equipe identificou leveduras e E. analisou os efeitos de muitas mutações em organismos modelo, como a coli. Na varredura mutacional profunda, os cientistas fazem muitas mutações em um gene ou região do genoma e depois medem como essas mudanças afetam o organismo.

Os pesquisadores rastrearam organismos ao longo de muitas gerações e os compararam ao seu tipo selvagem, ou à versão mais comumente encontrada na natureza. Ao medir o crescimento, eles podem estimar se uma mutação ajudou, prejudicou ou teve pouco efeito.

Eles descobriram que mais de 1% das mutações de alteração de aminoácidos testadas foram benéficas. Isto pode parecer pequeno, mas na teoria evolucionista é enorme. Se muitas mutações forem úteis, a equipe calculou que mais de 99% das substituições de aminoácidos deveriam ser adaptativas. A evolução dos genes também deveria ser muito mais rápida do que aquilo que os cientistas realmente observam na natureza.

Essa discrepância forçou os pesquisadores a reconsiderar uma de suas hipóteses. O problema, concluem eles, pode ser que o ambiente não seja estático.

A evolução persegue um alvo móvel

Uma mutação pode ser benéfica em um ambiente e prejudicial em outro. Se o ambiente mudar antes de uma mutação benéfica se espalhar pela população, essa mutação pode perder o seu benefício ou mesmo tornar-se um risco.

“Estamos dizendo que o resultado foi neutro, mas o processo não foi neutro”, disse Zhang, professor de ecologia e biologia evolutiva da UM. “Nosso modelo sugere que as populações naturais não estão verdadeiramente adaptadas ao seu ambiente porque o ambiente muda muito rapidamente e a população está sempre perseguindo o meio ambiente.”

A equipe chama essa estrutura de rastreamento adaptativo com pleiotropia antagônica. Em termos simples, isto significa que as populações podem responder a um ambiente em constante mudança, enquanto muitas mutações têm compensações que dependem do ambiente.

Uma mutação que aumenta a aptidão hoje pode diminuir a aptidão amanhã. Como resultado, a evolução pode estar repleta de mudanças benéficas que nunca são permanentes.

Experimentos com leveduras mostram o que acontece quando as condições mudam

Para testar esta ideia, a equipe de Zhang comparou dois grupos de leveduras ao longo de 800 gerações. Um grupo evoluiu em um ambiente estável. O outro foi desenvolvido em meio variável composto por 10 meios de crescimento diferentes.

O grupo de ambiente modificado passou 80 gerações no primeiro meio, depois 80 no seguinte e assim por diante, até completar 800 gerações. (com duração de 3 horas por geração)

Os pesquisadores encontraram muito menos mutações benéficas no grupo exposto às condições alteradas. Mutações úteis ainda apareciam, mas muitas vezes não tinham tempo suficiente para se espalharem pela população antes que as condições mudassem novamente.

“É aí que entra a assimetria. Embora observemos muitas mutações benéficas num determinado ambiente, essas mutações benéficas não têm oportunidade de se tornarem fixas porque o ambiente muda quando a sua frequência sobe para um determinado nível”, disse Zhang. “Mutações que são benéficas no ambiente antigo podem ser prejudiciais no novo ambiente”.

Por que a adaptação perfeita pode estar fora de alcance

Os resultados apontam para uma visão mais volátil da evolução. Em vez de avançarem de forma constante em direcção a um ajuste perfeito entre os organismos e o seu ambiente, as populações podem muitas vezes ficar presas na sequência de mudanças nas condições.

Zhang disse que a ideia tem amplas implicações para os seres vivos, incluindo os humanos.

“Acho que tem implicações mais amplas. Por exemplo, os seres humanos. Nosso ambiente mudou muito, e nossos genes podem não ser os melhores para o ambiente de hoje porque já passamos por muitos outros ambientes diferentes. Algumas mutações podem ter sido benéficas em nosso ambiente antigo, mas não o mesmo que hoje”, disse Zhang.

Ele acrescenta que o grau de adaptação observado numa população pode depender de quão recentemente o seu ambiente mudou.

“Em qualquer momento, quando se observa uma população natural, dependendo da última vez em que houve uma grande mudança no ambiente, a população pode estar muito mal adaptada ou pode estar relativamente bem adaptada. Mas provavelmente nunca veremos uma população que esteja completamente adaptada ao seu ambiente, porque uma adaptação completa leva mais tempo do que quase qualquer ambiente natural pode permanecer constante.”

Uma grande mudança na forma como os cientistas estudam as mutações

A teoria neutra surgiu em um momento decisivo na biologia. Antes da década de 1960, os cientistas frequentemente estudavam a evolução examinando a forma, a estrutura e as características físicas de um organismo. À medida que os pesquisadores começaram a sequenciar proteínas e, posteriormente, genes, eles puderam estudar a evolução em nível molecular.

Esta mudança revelou padrões que a teoria neutra explica melhor, porque tanta variação genética parece acumular-se de forma constante ao longo do tempo. O estudo de Michigan não apaga essa história. Em vez disso, oferece uma forma de reconciliar duas observações que parecem estar em conflito.

Por um lado, muitas alterações moleculares que se tornam fixas ainda parecem neutras quando os cientistas comparam os genomas. Por outro lado, as experiências sugerem que mutações benéficas podem ser abundantes num ambiente particular. A equipe de Zhang argumenta que ambas poderiam ser verdadeiras se as mutações benéficas fossem frequentemente temporárias.

Pesquisas recentes em genética evolutiva continuam a enfatizar a importância da mudança de ambientes. UM Revisão de 2026 da adaptação a condições em rápida mudança É destacado como as frequências alélicas e as mudanças nas características dependem fortemente da variação genética disponível. Outros estudos com leveduras também demonstraram que as adaptações podem ser moldadas por factores de stress ambientais e que mutações benéficas num ambiente podem ter um custo para outros.

Juntas, essas descobertas reforçam um tema crescente na biologia evolutiva. Os efeitos das mutações nem sempre são compreendidos isoladamente. Pode depender do ambiente, da história do organismo e da velocidade das mudanças nas condições.

Avisos e perguntas de acompanhamento

Zhang observa uma limitação importante. A maioria dos dados utilizados no estudo veio de leveduras e E. coliorganismos unicelulares que facilitam a medição dos efeitos de aptidão das mutações. Serão necessários dados de varredura mutacional mais aprofundados de organismos multicelulares para ver se o mesmo padrão se aplica a animais, plantas e humanos.

A equipa planeia investigar porque é que os organismos demoram tanto tempo a adaptar-se completamente, mesmo quando o ambiente permanece constante.

A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA e publicada na Nature Ecology and Evolution. Outros autores incluem os antigos estudantes de pós-graduação da UM, Xiliang Song e Zhukang Shen, e o antigo investigador de pós-doutoramento da UM, Piao Piao Chen.

Por enquanto, o trabalho aponta para uma possibilidade interessante. A evolução pode ser menos uma escalada constante em direção à perfeição e mais uma busca por um mundo que continua em movimento.