Apostilas sobre as mitocôndrias.
Em busca de novas apostilas, fomos visitar Dona Fifi em seu sítio NINHO DA CORUJA, na serra da Meruoca. Soubemos que ela passa boa parte dos dias cuidando de seu jardim, como sempre exercitando sua grande curiosidade pelas coisas da ciência.
“Gosto de brincar com experiências mendelianas nessas flores que temos aqui”, diz ela. “As Marias-sem-vergonha são ótimas para testar vários tipos de polinização cruzada”.
Flores do jardim de Dona Fifi
Aponta para o menino que a segue, câmera digital na mão e caderneta de anotações no bolso.
“Esse é meu assistente, o Samuel, neto do caseiro aqui do sítio. Eu costumava fazer desenhos das flores e colorir com aquarela, mas, hoje em dia minha vista está meio ruim e tenho de me valer dessa máquina que ele usa. Ele não sabe desenhar mas é muito bom de matemática e calcula bem direitinho as probabilidades em nossas experiências”.
Perguntamos como vai de saúde e ela faz sinal de positivo.
“Tirante esse problema da vista, tudo bem. Tenho pra mim que essa vista fraca é fruto de alguma sacanagem de minhas mitocôncrias. Mas, não me queixo. Elas já trabalharam muito por mim e continuam trabalhando”.
As mitocôndrias, essas enigmáticas organelas que temos em todas as células de nossos corpos, são o tema dessas Apostilas que Dona Fifi nos entregou e que publicamos aqui, com grande prazer. Tomara que muitas outras ainda cheguem até nós para o deleite e ilustração de nossos visitantes.
Mil e uma noites mitocondriais.
Até uns dois bilhões de anos atrás, a vida na Terra era apenas microscópica, representada por bichinhos de uma só célula, as bactérias, e, talvez, bichinhos ainda menores, os vírus. Esses bichinhos, como sabemos, sempre se deram bem, tanto assim que ainda hoje proliferam por aqui.
As bactérias, como fazem ainda hoje, alimentavam-se colhendo material do meio em que viviam. Ocasionalmente, uma bactéria atacava outra. Quando isso acontecia, uma das duas, ou ambas, se dava mal. A que era engolida podia ser digerida pela outra, sem dó nem piedade. O contrário talvez fosse mais freqüente: a engolida liberava suas armas químicas dentro da maior, comia tudo que podia e depois abandonava a carcaça da infeliz. Tudo isso acontecia e ainda pode acontecer hoje.
Mas, em algum dia do passado distante, algo extraordinário ocorreu. Uma terrível bactéria atacou e penetrou em outra, só que a atacada devia se chamar Sherazade, pois conseguiu a proeza de sobreviver sem ser digerida. De alguma forma, ela convenceu a outra que seria mais vantajoso, para ambas, não se hostilizarem e conviverem em harmonia, naquilo que os biólogos chamam de simbiose.
E, realmente, o acordo deu tão certo que é por isso que estamos nós aqui, conversando sobre esses temas biológicos. Sem essa simbiose bem sucedida, é possível que a Terra continuasse, ainda hoje, a ser habitada apenas por seres unicelulares.
Com sua lábia incrível, a danadinha da bactéria conseguiu não apenas se manter viva mas ainda convenceu a outra a assumir as tarefas de empregada doméstica, processando os alimentos e gerando a energia necessária para suprir as necessidades da casa que dividiam. Em troca, providenciava esses alimentos que retirava do meio ambiente. A ex-atacante aceitou o acordo e, de quebra, adotou o nome artístico de mitocôndria.
Com esse arranjo, a célula hospedeira, livre das tarefas rotineiras e tediosas, passou a se dedicar a empreendimentos mais nobres. Como faziam os filósofos gregos que deixavam os serviços extenuantes para seus escravos e aproveitavam o tempo livre para elocubrar seus profundos pensamentos, a célula patroa usou sua folga para dar uma incrementada em sua vida. Para começar, aumentou consideravelmente de tamanho. Depois, preencheu o novo espaço com vários acessórios que iam assumindo funções variadas. Por fim, projetou e construiu um cofre que chamou de núcleo, onde guardou seus pertences mais valiosos, os cromossomos, pacotes de genes na forma de moléculas de DNA. Mudou também seu modo de se dividir. Enquanto as bactérias comuns se separam umas das outras logo após se dividirem, essa nova célula simbiótica preferia se associar com as demais. Surgiram, assim, os primeiros seres vivos multicelulares.
O resto é história, como se diz. Mas, não pense que o papel das mitocôndrias, depois de surgirem, resumiu-se a permitir o aparecimento de seres multicelulares, como se isso fosse pouco. O fato é que, na visão atual da maioria dos biólogos, as mitocôndrias estão envolvidas em vários aspectos fundamentais da vida na Terra. São elas que geram quase toda a energia que nossos corpos usam para viver, como veremos adiante. E são responsabilizadas por muita coisa boa e ruim que acontece com nossos organismos, enquanto vivemos. Mas, não vou me adiantar. Leiam as apostilas seguintes e garanto que vão encontrar muitas surpresas.
Recapitulando a biologia das células.
Quando estudei e ensinei ciências nas escolas secundárias achava Biologia uma das matérias mais maçantes. Montes de termos horríveis para decorar e recitar nas provas. Hoje, tudo está mudado – e para melhor. Não que a matéria tenha ficado mais fácil; ficou muito mais divertida. A biologia molecular e a genética transformaram essa disciplina em algo muito excitante. Os professores de Biologia me perdoem, mas, acho que essa mudança para melhor se deu porque a disciplina ficou mais parecida com a Física e a Química.
Digo essas coisas porque vou ter de fazer um pequeno resumo do que meus leitores devem saber sobre as células, para melhor compreensão do que vem depois. Se você está bem lembrado do que aprendeu nas aulas de Biologia, pode pular para a apostila seguinte. Para quem vai encarar o resto dessa apostila, prometo que serei o mais breve possível. E, para os professores da matéria, peço desculpas se vou pecar por excesso de simplificação.
Todo ser vivo é feito de células. As bactérias e alguns outros bichinhos miúdos possuem só uma célula – são unicelulares. As plantas e os animais possuem montões delas. Nosso corpo é formado por trilhões de células. Na minha opinião, o fato de sermos feitos de células – e não de um bloco contínuo e gosmento de matéria orgânica – atesta de forma inequívoca que fomos formados aos poucos, a partir de organismos bem mais simples.
Existem semelhanças e diferenças fundamentais entre as células de bactérias e as células de animais como nós, além do número delas em cada caso. Vou falar dessas diferenças e semelhanças pois elas vão explicar muita coisa que veremos mais adiante.
A diferença mais marcante entre as células das bactérias e as células das plantas e dos animais é a ausência ou presença de um núcleo. Essa diferença é tão importante que provoca uma classificação. Células com núcleo (como as nossas) são chamadas de eucarióticas, onde o prefixo “eu” significa “verdadeiro” e “cario” significa “núcleo”. Células sem núcleo, como as bactérias, são ditas procarióticas, onde o prefixo “pro” significa “anterior”. Como você pode ver, o próprio nome já sugere que as células sem núcleo antecederam as células com núcleo.
As figuras mostram esquemas simplificados de uma célula procariótica (esquerda) e uma célula eucariótica (direita). As escalas estão erradas, pois as eucarióticas são muito maiores que as procarióticas.
Toda célula tem uma membrana que delimita seu espaço. Nas bactérias, a membrana é bem fininha e está protegida por uma espécie de parede rija, além de uma cápsula. Nas células eucarióticas, a membrana é flexível e pode mudar de forma com facilidade. Em todos os casos, as membranas precisam ser permeáveis para permitir a troca de material com o exterior.
Toda célula tem “cromossomos”, as estruturas onde moram os genes que orientam a produção de proteínas. Nas bactérias, os cromossomos tomam a forma de anéis circulares e ficam mais ou menos livres dentro da célula. Nas eucarióticas, os cromossomos são linhas abertas e moram no núcleo. Como todos sabem, os genes são partes de molélulas de DNA (ácido nucléico). Cada gene corresponde a uma proteína. A coleção de genes de um organismo é o seu “genoma”. Nosso genoma tem mais de 30.000 genes. O genoma da maioria das bactérias é muito reduzido, com pouquíssimos genes. Mais adiante, veremos o porque dessa diferença.
Toda célula tem, também, “ribossomos”, pequenas fábricas de proteínas que funcionam seguindo as instruções dos cromossomos. Os ribossomos contêm outro ácido nucléico, o RNA, que é dito nucléico por engano, pois não mora no núcleo.
Toda célula tem algum mecanismo para transformar seus alimentos em energia. Existem vários tipos de mecanismos para produção de energia nas células; alguns deles serão descritos mais tarde.
As células eucarióticas são muito maiores que as procarióticas, em volume. Dentro delas cabem vários tipos de pequenos órgãos, ou organelas. A figura mostra algumas dessas organelas. As mitocôndrias são organelas presentes nas células de animais e plantas. Nas plantas, além das mitocôndrias, existem os cloroplastos, responsáveis pela fotossíntese. O interessante desses dois tipos de organelas, como veremos a seguir, é que elas possuem seus próprios DNAs e suas linhas próprias de produção de proteínas. Posso adiantar, sem temor de perder o suspense dessa narrativa, que isso evidencia a origem bacteriana dessas organelas.
Outra distinção significativa entre as células eucarióticas e procarióticas é a presença, nas primeiras, de uma rede de fibras, o citoesqueleto. Essas fibras são tão fininhas que nem aparecem na figura acima. Como o nome sugere, esse citoesqueleto serve de suporte estrutural à geometria da célula. As bactérias, que não têm citoesqueleto, mantêm sua estrutura por causa da parede rígida de suas células. A vantagem, para as eucarióticas, é a possibilidade de mudar facilmente de forma. Frequentemente, elas usam essa capacidade para envolver e engolir seus alimentos, em um processo conhecido como fagocitose.
Se você teve paciência de me seguir até aqui, alegre-se pois acabei essa tediosa recapitulação. Agora já posso contar a história das mitocôndrias, começando por sua fascinante origem.
Origem das mitocôndrias: a teoria da endossimbiose.
A parábola que contei na primeira apostila foi apenas isso mesmo: uma parábola. Serviu apenas para apresentar uma caricatura da chamada Teoria da Endossimbiose que se propõe explicar a origem das mitocôncrias e a evolução das células eucarióticas e dos seres multicelulares.
Essa hipótese já tinha sido apresentada por uns poucos biólogos, no início do século 20. Em 1918, o francês Paul Portier já dizia que as mitocôndrias eram originárias de bactérias simbióticas. Entretanto, a comunidade de biólogos simplesmente ignorou essa sugestão e só começou a levá-la a sério, com muita relutância, a partir dos trabalhos da bióloga americana Lynn Margulis, nos anos 70 e 80. Hoje em dia, pouca gente ainda duvida da veracidade dessa hipótese para a origem das mitocôndrias, embora existam modelos um pouco diferentes. A descrição que farei acompanha as idéias de Lynn Margulis, com simplificações inevitáveis em um espaço limitado como esse que disponho.
A vida na Terra surgiu a uns 4 bilhões de anos, ao que tudo indica. Já foram encontrados fósseis de seres microscópicos primitivos com mais de 3,8 bilhões de anos. Durante os primeiros bilhões de anos, só existiam seres monocelulares, como as bactérias. Talvez existissem também os vírus, mas, isso ninguém sabe ao certo pois vírus não deixam fósseis.
É provável que a grande maioria das bactérias existentes nesse passado distante fosse do tipo “anaeróbico”. Tinha de ser, pois a atmosfera da Terra, nesse tempo, ainda não continha oxigênio. Bactérias anaeróbicas não precisam de oxigênio para viver e algumas delas podem até morrer na presença desse gás. O método favorito desse tipo de bactéria processar seus alimentos é a fermentação, isto é, essas bactérias adoram comer açúcar e defecar álcool. Mesmo sem haver oxigênio disponível na atmosfera da Terra primitiva, começaram a aparecer bactérias “aeróbicas”, que usam oxigênio para processar seus alimentos. Eram minoria e tinham de retirar o oxigênio de onde ele era abundante, a água. Usando a energia da luz solar, essas precursoras já sabiam quebrar uma molécula de água em seus componentes, o hidrogênio e o oxigênio.
Acontece que a produção de energia através da respiração aeróbica é muito mais eficiente que a fermentação, como vamos ver em outra apostila. Por essa razão, os micróbios aeróbicos começaram a proliferar e a atmosfera da Terra começou, gradualmente, a se encher de oxigênio. Isso não era boa notícia para as bactérias anaeróbicas, para quem o oxigênio é um gás tóxico. Foi nessa época, uns dois bilhões de anos antes de nós, que se deram os improváveis processos descritos em minha parábola, a “endossimbiose” entre dois tipos diferentes de micróbios, um aeróbico e outro anaeróbico. O prefixo “endo” significa “interno”, e distingue uma simbiose onde um simbionte passa a morar dentro do outro.
Ninguém sabe ao certo que micróbios simbiontes foram esses. Talvez até fossem de vários tipos, mas é provável que não. O micróbio invasor, certamente, era do tipo aeróbico, pois deu origem às mitocôndrias que “respiram” oxigênio para produzir energia. Uma provável candidata a esse papel de ancestral das mitocôndrias é a bactéria Rickettsia prowazekii, uma pilantrinha que causa o tifo, doença horrorosa que por pouco não me levou ao buraco, quando ainda não existiam os poderosos antibióticos de hoje. Tive febre altíssima, os cabelos caíram, delirei, mas escapei para contar essa história.
A principal razão para desconfiar que a Rickettsia foi a bactéria invasora na endossimbiose consiste na semelhança entre seus genes e os genes das mitocôndrias. O sueco Siv Andersson comparou os dois genomas e achou uma correspondência grande demais para ser só uma coincidência. Portanto, temos uma boa pista para associar a Rickettsia com a célula invasora que acabou virando serviçal da casa. E quanto à hospedeira patroa, quem era?
Lynn Margulis sugeriu que a bactéria que foi invadida poderia ter sido uma Thermoplasta. Essa bactéria é do tipo chamada de “archea”, que significa “velha”. (Meus netos adoram me chamar de árquea.) As archeas são procarióticas pois não têm núcleo e tem os cromossomos enrolados, como as outras bactérias. Mas, têm seu DNA envolvido em proteínas, como as eucarióticas atuais. Além disso, não têm uma parede dura e possuem uma espécie de citoesqueleto que permite que elas mudem de forma, facilitando a penetração de material em seu interior.
Para coletar uma amostra de archeas um biólogo tem de sujar mãos e pés, suportar mau cheiro e estragar as calças pois elas gostam de viver em pântanos, em águas quentes e ácidas e até em poços de petróleo. Os engenheiros petrolíferos não devem gostar delas pois produzem compostos sulfurosos que corroem os oleodutos.
Outra semelhança das archeas com as eucarióticas consiste na forma de envolver seus cromossomos em proteínas. Além disso, seus ribossomos, as fabriquetas de proteínas das células, parecem mais com os ribossomos das eucarióticas que com os ribossomos das bactérias. Um exemplo: o antibiótico clorafenicol, que cura o tifo e teria me poupado de muita desgraça, se fosse disponível na época, bloqueia a síntese de proteínas na Rickettsia mas não faz o mesmo nas archeas nem nas eucarióticas. Todas essas razões, e outras que não citei, levaram Lynn Margulis e outros pesquisadores a apontar a Thermoplasta como forte candidata a ser a célula hospedeira na endossimbiose.
Como eu disse antes, a teoria da endossimbiose para a origem das mitocôndrias só passou a ser aceita depois que as evidências se acumularam de tal jeito que até os mais reacionários tiveram de se render. Deixe-me sumarizar as mais eloquentes dessas evidências.
1) As mitocôndrias têm DNA próprio, com poucos genes que são diferentes dos genes da célula hospedeira.
2) Os genes das mitocôndrias ficam em cromossomos circulares, como nas bactérias. Os cromossomos do núcleo têm as pontas soltas.
3) A membrana interna das mitocôndrias é quimicamente mais parecida com as membranas das bactérias que com a membrana das células eucarióticas.
4) As mitocôndrias, como as bactérias, se reproduzem por divisão celular e essa divisão pode se dar independentemente da divisão da célula hospedeira.
O mais incrível é que o processo da endossimbiose foi visto em laboratório, em pleno século 20, pelo biólogo Kwang Jeon, um especialista em amebas. As amebas são seres interessantes (menos quando nos infestam). Elas são eucarióticas (têm núcleo) mas são unicelulares e anaeróbicas. Jeon observou que algumas de suas amebas tinham sido invadidas por outras bactérias, do tipo aeróbico. A grande maioria das amebas infectadas morreu, mas, algumas conseguiram sobreviver e logo ficaram novamente sadias. Examinando essas sobreviventes, ele descobriu que elas ainda continham um número enorme de bactérias invasoras. A ameba, portanto, passara a conviver pacificamente e com saúde, com uma verdadeira população de bactérias aeróbicas dentre de seu corpo monocelular. E tem mais: ficou dependente delas! Se o núcleo de uma ameba infectada sobrevivente fosse permutado pelo núcleo de outra ameba não infectada, ambas morriam. Isto é, o núcleo da ameba infectada não podia mais viver sem contar com as bactérias invasoras. E observe que toda a experiência não levou milhões de anos, apenas alguns meses. Isso mostra que a simbiose entre dois micróbios completamente diferentes, normalmente inimigos mortais, não é tão extravagante e rara como antes se pensava.
A seguir, vamos ver como as mitocôndrias, descendentes de bactérias aeróbicas, trabalham em nossas células para produzir a energia que usamos para viver.
Produção de energia nas células.
A conversão do que comemos e respiramos em energia para as atividades da vida se dá dentro das células com participação fundamental das mitocôndrias. É isso que vou contar nessa apostila e o que aprenderemos servirá de base para as surpresas que virão mais adiante. Antes, tenho duas coisinhas a dizer. Primeira: a maior parte do que se sabe sobre os processos de troca de energia nas células foi descoberta nos últimos 40 anos e ainda é matéria de muita pesquisa. Segundo: vou fazer muitas simplificações na tentativa de manter meus leitores, pois uma descrição detalhada iria encher esse texto de termos como ubiquinona, citocromo c reduxdase e outros ainda piores. Quem quiser se embrenhar nesses fascinantes detalhes deve ler um bom livro de biologia molecular.
Vou começar falando da molécula mais usada nas trocas de energia que acontecem nas células: o ATP.
O ATP
ATP é a sigla para a Adenosina Tri-Fosfato, que nos livros em português vira Tri Fosfato de Adenosina, mas todo mundo só chama de ATP. Essa molécula foi a engenhosa solução achada pela natureza e pela evolução para compor um sistema simples, rápido e robusto de trocar energia. Em qualquer situação prática, trocas de energia precisam ser feitas de forma organizada para evitar perdas. Para isso, usamos pilhas, baterias, caixas dágua, represas, fios elétricos, enfim, um monte de esquemas para organizar a produção e o transporte da energia da fonte de geração ao consumidor. Nas células, esse gerenciamento é feito com o uso do ATP.
O ATP é como um motoboy que pega a energia do local onde é produzida (as mitocôndrias) e leva para onde ela é requisitada, em outras partes da célula. Agora mesmo, quando você move o dedo para clicar seu mouse, os músculos de seu dedo estão tirando um pouco de energia das moléculas de ATP que estão por perto e usando essa energia para contrair as fibras, produzindo o movimento. O mesmo acontece com qualquer outro processo biológico que use energia – isto é, todos!
A forma como o ATP armazena e cede energia é simples. Veja o esquema da molécula na figura. Ela tem uma base, chamada Adenina, ligada a uma Ribose – o conjunto é o que se chama de Adenosina. Essa adenosina se liga a três moléculas de Fosfato (PO4), daí o nome “trifosfato”.
O fosfato da ponta do ATP pode se soltar (por hidrólise do ATP) e o resultado é que o ATP vira ADP (Adenosina Di-Fosfato) e o fosfato fica livre. Esse processo libera energia, e essa quantidade de energia liberada é precisamente a requerida para a grande maioria das necessidades biológicas. É claro que isso não é coincidência: é mais um sinal das espertezas da evolução. Os seres primitivos que desenvolveram esse mecanismo tinham uma clara vantagem em relação aos demais e a seleção natural providenciou para que eles tivessem mais descendentes.
Depois que o ATP libera sua energia e vira ADP, é necessário recarregar sua energia, como em uma bateria. E isso é feito nas membranas das mitocôndrias, como vou descrever logo adiante. Esse processo, como é fácil de prever, consiste em colar novamente o fosfato no ADP para recuperar o ATP. Para isso, é necessário transferir energia e essa energia vem dos alimentos, depois de uma série de transformações que ocorrem dentro das mitocôndrias. Tem mais: a passagem de ADP para ATP consome Oxigênio, por isso se diz que é uma “respiração”.
Antes de passar a descrever com mais detalhes as trocas de energia nas mitocôndrias, usando o ATP, quero apresentar alguns números, pois eles são curiosos. Um ser humano tem cerca de 100 trilhões de células (1014). Cada uma dessas células tem, a cada instante, cerca de 1 bilhão (109) de moléculas de ATP. Portanto, a cada instante, temos cerca de 1023 moléculas de ATP em nosso corpo. Isso tudo pesa apenas umas 50 gramas! Acontece que esse bilhão de moléculas de ATP só é suficiente para atender as necessidades de energia da célula por poucos minutos. Mais ATP tem de ser criado, juntando ADP com fosfato, continuamente e sem parar, senão a gente morre. O resultado é que o ATP tem de ser produzido a uma incrível taxa de 9×1020 moléculas por segundo. Multiplique isso pelo número de segundos em um dia e verá que 65 quilos de ATP são produzidos e consumidos por nossos corpos, diariamente.
A MITOCÔNDRIA
A figura mostra uma mitocôndria vista no microscópio e uma esquematização simplificada. As mitocôndrias medem de 1 a 10 mícrons (1 mícron vale 1 milionésimo do metro). Dá para ver que ela tem duas membranas. A membrana externa é semi permeável, deixa passar pequenas moléculas mas bloqueia as grandes. Moléculas de açúcar, alimento preferido de uma mitocôndria, passam com facilidade. A membrana interna é toda cheia de voltas, chamadas de cristas, e é nela que se dá a geração de energia para a célula, isto é, é nela que se produz o ATP. É mais impermeável e as moléculas só passam por ela através de algumas passagens especiais que são moléculas ditas “transportadoras”. Esse é um truque fundamental da mitocôndria pois assegura que as trocas de material através da membrana interna não são feitas ao acaso – são feitas de forma organizada, seguindo uma receita minuciosa que regula os processos envolvidos na produção de energia. De qualquer forma, a produção de energia nas mitocôndrias foi um benefício adicional da endossimbiose; fez parte do “acordo” entre a célula hospedeira e a hóspede, pelo qual a mitocôndria se encarregaria de produzir energia enquanto a célula patroa tratava de crescer, formar um núcleo e construir organismos multicelulares.
A energia, na forma de moléculas de ATP, é produzida de duas formas, na fermentação dos alimentos e na cadeia respiratória, localizada na membrana interna das mitocôndrias. Vou fazer uma descrição bem simplificada desses dois métodos.
A FERMENTAÇÃO
A fermentação consiste em “queimar” os alimentos e usar a energia das reações para produzir o ATP. Com a ajuda de dezenas de moléculas, as “enzimas”, as moléculas de açúcar (glicose) ou carbohidratos (amido) são quebradas e fornecem, no fim dos processos, cerca de duas moléculas de ATP. Esse é o mesmo processo usado por bactérias que trabalham (sem salário) nas indústrias de bebidas e alimentos, produzindo pão, vinho, iogurte, queijo, vinagre e um monte de outros produtos. Desde Lavoisier e Pasteur, a fermentação é considerada como uma combustão controlada. Hoje se sabe que não é um processo muito eficiente de produzir energia, pois só fabrica duas moléculas de ATP, em média, para cada molécula de alimento que é “queimada”. Além disso, o material que sobra depois da fermentação ainda contém muita energia que poderá ser aproveitada. É quase certo que a fermentação foi a solução achada pelos organismos mais primitivos para processar energia. Só depois surgiram outros seres capazes de fabricarem moléculas de ATP com muito mais eficência.
Apesar de não muito eficiente, a fermentação é fundamental no processamento inicial dos alimentos por uma razão que ficará clara logo mais. Um dos resultados desse processo é a produção de elétrons mais ou menos livres que serão usados no método mais eficiente de produzir ATP, que vou descrever mais adiante e que acontece na membrana interna das mitocôndrias. Vamos, então, começar descrevendo o que se passa na membrana interna das mitocôndrias.
A MEMBRANA
Membranas biológicas não servem apenas para delimitar espaços. Elas têm funções essenciais de transportar moléculas e íons. A membrana interna das mitocôndrias é especial pois nela ocorre um processo pouco usual, chamado “quimiosmose”. Lembra do que é “osmose”? Se não lembra, é o fluxo de água através de uma membrana que separa duas soluções iguais mas com concentrações diferentes. Na osmose usual, a água passa pela membrana indo do lado onde a concentração é menor para o lado onde é maior, até que as concentrações se igualem. No meu tempo de estudante, “aprender por osmose” era segurar o livro debaixo do braço e esperar que a matéria da prova saísse dele e penetrasse no corpo, alcançando o cérebro. Isso nunca acontecia por um motivo claro: sempre havia muito mais conhecimento no livro que no cérebro do estudante.
Na quimiosmose, por razões que os biólogos levaram um tempão para descobrir e entender, as moléculas passam através das transportadoras contra o gradiente de concentração. Isto é, contrário ao que se esperaria, elas passam do lado de menor concentração para o lado de maior concentração. Não posso explicar aqui as razões para esse comportamento inesperado mas podem acreditar que já foi comprovado experimentalmente de forma definitiva.
A CADEIA RESPIRATÓRIA
O ataque inical aos alimentos nas células produz, entre outras coisas, gás carbônico, prótons (H+) e elétrons. São esses prótons e elétrons disponibilizados pela primeira fase do metabolismo que irão movimentar a segunda e decisiva fase que se passa na chamada “cadeia respiratória”. O nome “cadeia” indica que o processo se dá ao longo de uma espécie de esteira de produção em série, onde o produto final são as moléculas de ATP, no fim da esteira. E o termo “respiratória” indica que o oxigênio é peça essencial do processo.
As cadeias respiratórias são formadas na membrana interna das mitocôndrias. Uma membrana tem milhares de cadeias fisicamente separadas umas das outras. Não vou entrar nos detalhes bioquímicos dessas cadeias pois o que nos interessa é apenas descrever como o ATP aparece no fim. A figura mostra um esquema extremamente estilizado de uma cadeia respiratória que repousa na membrana interna de uma mitocôndria. Fazem parte da cadeia, presos à membrana, 4 complexos e várias enzimas por onde passam, de forma muito organizada, os elétrons e prótons fornecidos pelo primeiro estágio do metabolismo, que vimos acima. Cada um desses complexos merece muito bem o nome de “complexo”, pois é um complicado emaranhado de proteínas e outros entes biológicos. O que importa é que eles são do tipo “transportadores”, por onde podem passar moléculas e íons de um lado para o outro da membrana. A membrana em si, deve ser impermeável: se ela vazar, pode haver problemas para a célula, como veremos depois.
Lembre que elétrons são partículas carregadas negativamente e prótons são partículas carregadas positivamente. Um próton e um elétron podem se juntar para produzir um átomo de hidrogênio. Os elétrons entram na cadeia respiratória e vão passando de mão em mão, pelos complexos e as enzimas. Sendo negativos, ao passar por um desses complexos, os elétrons atraem prótons que, dessa forma passam através do complexo, atravessando a membrana. Você pode considerar a passagem dos elétrons como uma corrente elétrica que faz funcionar as “bombas” (os complexos) que sugam os prótons e estabelecem uma diferença de potencial na membrana. O importante é que esses prótons fazem essa travessia remando contra a corrente, isto é, passando de um lado onde a concentração deles é menor para o outro lado, onde é maior. Essa é a essência da “quimiosmose”, o processo contra-intuitivo que demorou a ser aceito e entendido pelos biólogos e que resultou na premiação de seu descobridor, Peter Mitchell, com o Nobel de Química em 1979. A passagem dos prótons gera uma diferença de potencial na membrana da ordem de uns 150 milivolts. Levando em conta que a membrana tem espessura de apenas 5 nanômetros (5 x 10-9 m), o campo elétrico através dela é de 30 milhões de volts por metro (!), valor típico em raios e relâmpagos.
A corrente eletrônica termina no penúltimo complexo. É nele que o oxigênio entra no circuito da cadeia. Nesse complexo, 4 elétrons se juntam com 4 prótons e dois oxigênios para formar duas moléculas de água (O2 + 4 H+ + 4 e– -> 2 H2O). Mais adiante, veremos que se os elétrons, por algum mal funcionamento da cadeia, não conseguirem seguir esse destino final, o resultado pode ser desastroso para a mitocôndria e a célula.
O último complexo da cadeia respiratória chama-se ATPase (de “ATP sintase”), é uma maravilha da nanotecnologia natural e merece uma descrição mais elaborada pois é nele que o ATP é sintetizado. Além disso, sua forma de funcionar é tão curiosa que tenho certeza que essa descrição vai encantar meus leitores. O ATPase é um emaranhado de enzimas que funciona como uma espécie de gerador rotatório. Os prótons (H+) que se acumulam de um lado da membrana só podem voltar por um caminho: através do ATPase. São eles que “acionam” o gerador. Para cada 3 prótons que passam pelo “eixo”, as “cabeças” do ATPase giram de 120°. A primeira cabeça prende um ADP; a segunda atarracha um fosfato no ADP, formando o ATP; e a terceira solta o ATP formado que leva sua energia recém adquirida para as tarefas da célula. Cada volta completa usa 10 prótons e sintetiza 3 moléculas de ATP. No total, para cada molécula de açúcar “queimada” no início do processo, são formadas mais de 30 moléculas de ATP, atestando a alta eficiência da cadeia respiratória.
Esse maravilhoso mecanismo é usado pelas células dos animais (nas mitocôndrias) e também pelas células dos vegetais (nas mitocôndrias e nos cloroplastos). As bactérias usam um processo semelhante, só que nelas a membrana é a própria membrana externa da célula e o objetivo não é, unicamente, fabricar ATP, mas também de bombear material (alimento) para dentro da célula e dejetos para fora.
Se houver algum problema na respiração da mitocôndria e o potencial elétrico cair, o processo todo é interrompido para reparos. As moléculas de ATP produzidas na fermentação são requisitadas para recompor a diferença de potencial na membrana. Até a ATPase funciona “em reverso”, quebrando ATP e bombeando prótons no sentido contrário ao usual. As outras necessidades da célula deixam, momentaneamente, de serem atendidas pois o mais importante é recuperar o gradiente de prótons na membrana. Isso mostra a importância vital da membrana e do gradiente de prótons. Há quem diga, por essa razão, que os mecanismos nas membranas são tão fundamentais que antecederam quase tudo na origem da vida. As membranas primitivas, como ainda não haviam enzimas para fazê-las de material orgânico, seriam de compostos inorgânicos, minerais de ferro e enxofre, por exemplo. Só bem depois, essas membranas teriam sido substituídas pelas orgânicas atuais.
Com essa descrição sumária dos processos energéticos nas membranas das mitocôndrias estamos preparados para entender alguns fatos surpreendentes que eles provocam. Para começar, vou contar como os biólogos pensam que foram esses mecanismos que permitiram o surgimento das células eucarióticas (com núcleo).
Por que nossas células são grandes e as bactérias são pequenas?
Do ponto de vista genético, sexo é simplesmente a transferência de genes. Quer dizer, para os geneticistas, sexo não tem muito a ver com isso que você está pensando. Escute essa: só uma pequena percentagem dos seres vivos usa o sexo como forma de reprodução. As bactérias, por exemplo, para se reproduzirem preferem apenas aumentar de tamanho (“engravidam-se” por si mesmas) e depois se dividir em duas, cada metade com a mesma porção de DNA. Mas, isso não quer dizer que elas não trocam genes. Trocam com extrema freqüência, perdendo e ganhando umas das outras. E elas passam o tempo todo jogando genes fora e se apropriando de outros que estejam disponíveis, vindos de outras bactérias. Nesse sentido, podemos dizer que elas são entes extremamente sexuais, fazendo constantemente o que os biólogos chamam de “conjugação bacterial”. E sempre que um gene de uma bactéria fica supérfluo ela joga fora. Elas fazem isso porque genes demais atrapalham. Uma bactéria precisa se reproduzir com muita rapidez senão perde a disputa na seleção natural. Acontece que a velocidade de divisão celular é limitada pela divisão de cromossomos. Muitos genes implicam em demora em se reproduzir. Então, ela descarta todos seus genes não essenciais. Veja o exemplo de minha amiga (da onça), a Rickettsia. Ela é bem pequena, pouco maior que um vírus, e só vive como parasita dentro de outras células. (Essa é mais uma razão para desconfiar que foi realmente ela que deu origem às mitocôndrias.) Seu genoma é muito reduzido, com apenas 834 genes, o que significa 1/4 da média entre as bactérias. Pois bem, ela tem poucos genes porque, vivendo dentro de outras células têm alimento farto e não precisa fabricar muita coisa. Essa foi a razão para ela jogar fora 3/4 de seus genes, já que não eram utilizados.
Mesmo bactérias que não são parasitas precisam ter genomas pequenos para suportar os rigores da seleção natural. Talvez seja essa a maior diferença entre bactérias e células eucarióticas: o número de genes. Mas, há outra coisa que faz com que as bactérias não cresçam fisicamente: elas são forçadas a respirar por suas membranas externas. Como vimos na apostila anterior, células eucarióticas, como as nossas, produzem ATP nas membranas internas das mitocôndrias. Bactérias fazem isso na membrana externa. Isso cria um enorme problema para elas. Para mostrar que problema é esse, começo contando a anedota de um matemático que recebeu a incubência de descobrir uma maneira de fazer as vacas produzirem mais leite. Ele pensou bastante e finalmente apresentou sua solução que começava assim: “suponha que a vaca é uma esfera perfeita”. Pois bem, vou fazer o mesmo: suponha que a bactéria é uma esfera perfeita. No meu caso essa suposição não é tão maluca pois as bactérias costumam ser mais ou menos esféricas.
Se essa bactéria esférica duplica de raio, seu volume aumenta de 8 vezes e sua superfície aumenta de 4 vezes. Isto é, a razão superfície/volume cai para metade da original. Quanto mais aumentar o raio da bactéria esférica, menor será essa razão superfície/volume. Ora, a massa da bactéria é proporcional a seu volume. Portanto, duplicando o raio o volume aumenta de 8 vezes e a quantidade de alimento precisa aumentar na mesma proporção. Mas, esses alimentos chegam através da superfície externa e essa superfície só aumenta de 4 vezes. Logo, os alimentos absorvidos serão insuficientes para suprir as necessidades da bactéria que dobrou de raio. Além disso, e para complicar ainda mais, a produção de energia também se dá pela membrana externa. Se seu raio aumentar, a bactéria produzirá menos ATP do que precisa para suas funções vitais, já que esse ATP é produzido na membrana externa. Essa é a razão porque as bactérias são tão pequenas e nunca aumentaram de tamanho.
Já as células eucarióticas têm suas “casas de força” dentro delas mesmas: as mitocôndrias. A cadeia respiratória onde as moléculas de ATP são produzidas está toda contida na membrana interna das mitocôndrias. A membrana externa da célula eucariótica está livre dessas tarefas e pode se dedicar a outros afazeres, inclusive crescer. O vínculo geométrico que constrange as bactérias não existe para as eucarióticas. Elas podem ser – e são – até 100.000 vezes maiores que as bactérias. Quando crescem e precisam de mais energia, basta arranjar mais mitocôndrias.
Maiores tamanhos têm vantagens adicionais para as células eucarióticas. Por exemplo, elas podem usar um processo de se alimentar que é impossível para uma bactéria pequena e de casca grossa: a fagocitose. A fagocitose é um processo de “engulir” alimentos que as eucarióticas podem usar porque são grandes, têm citoesqueleto e membranas externas flexíveis. Começa com algo chamado, meio eroticamente, de “envaginação”, quando a célula envolve o material que quer engolir, em geral alimentos. Uma vez captado, o material é devidamente atacado pelas enzimas e seus restos mortais entram na cadeia alimentar da célula.
Agora, vem outra questão: por que as mitocôndrias, que se originaram de bactérias, têm genomas ainda menores que os delas? O fato é as mitocôndrias, do mesmo modo que as bactérias, se desfazem de seus genes supérfluos sempre que podem. Elas também, como as bactérias, frequentemente precisam se reproduzir rapidamente para atender às exigências de energia das células. E, para se reproduzir com rapidez, quanto menos genes melhor. Portanto, elas conservam apenas os genes essenciais ao seu correto funcionamento e liberam os demais que, eventualmente, são incorporados pelos cromossomos do núcleo. Alguns até ficam repetidos, no núcleo e na mitocôndria. O interessante é que talvez essa transferência de genes tenha sido responsável pelo próprio surgimento do núcleo, no início da endossimbiose. As membranas do núcleo são feitas de lipídeos (gorduras) e proteínas muito semelhantes às que existem nas membranas das bactérias. Quando ainda não havia um núcleo, alguns genes especializados em fazer lipídeos podem ter sido transferidos da bactéria engolida para os cromossomos da célula hospedeira. Neles, esses genes continuaram fazendo o que sabiam fazer: orientar a fabricação de lipídeos. Só que os lipídeos não tinham para onde ir, pois os genes que os fabricavam não incluíam nenhuma instrução para localizá-los. Lipídeos são gorduras insolúveis em água e gostam de formar filmes e bolhas, como o sabão. O melhor lugar que eles acharam para se estabelecer foi em redor dos próprios cromossomos que os geraram, construindo uma capa meio escorregadia em torno deles. As membranas dos núcleos das células eucarióticas são exatamente assim, feitas de gorduras e cheias de porosidades.
Essas histórias que contei acima explicam, de forma sucinta, o que foi antecipado na parábola da primeira apostila. A estranha e improvável combinação de dois micróbios possibilitou o surgimento de células complexas, com núcleo e grande tamanho. Mas, as aventuras das mitocôndrias não param por aí. Na próxima apostila vamos ver que elas também são responsáveis por algumas coisas que nos afligem (a mim, certamente), como o envelhecimento.
E por que envelhecemos?!
Na década de 70 surgiu a moda dos “radicais livres”. As revistas e a TV passaram a dizer que esses tais radicais livres eram os responsáveis pelo envelhecimento das pessoas. E mais, para acabar com eles, só tomando carradas de “anti-oxidantes”. Hoje, ao que parece, os médicos não estão mais receitando esses anti-oxidantes pois está ficando evidente que eles não retardam o envelhecimento de ninguém. Passaram a dizer que o melhor método para viver mais é comer menos. Entramos na era da “restrição calórica”.
Mas, afinal, o que são esses radicais livres? Basicamente, um radical livre é um átomo ou molécula que tem 1 elétron “desemparelhado”. A gente aprende, nas aulas de química, que os elétrons em um átomo gostam de ficar emparelhados, isto é, gostam de andar aos pares, um com spin para cima e o outro com spin para baixo. Se a molécula tem um elétron isolado, sem parceiro, é grande a chance dela tentar roubar outro elétron de algum composto para emparelhar com o seu.
A molécula de oxigênio (O2) tem dois elétrons desemparelhados. Ela é eletricamente neutra, pois tem 16 prótons e dezesseis elétrons, mas pode aceitar, com alguma facilidade, um elétron extra para satisfazer o emparelhamento de um dos desemparelhados. Quando ela recebe esse elétron extra, vira O2–, e passa ser um radical livre chamado “superóxido”.
Biologicamente, radicais livres são tóxicos. Nosso sistema imunológico fabrica radicais livres para liquidar micróbios indesejáveis. Mas, dentro das mitocôndrias eles são um grande problema porque gostam de roubar elétrons das grandes moléculas, as enzimas e os lipídeos, para satisfazer seus elétrons desemparelhados. Na linguagem dos químicos, eles “oxidam” os lipídeos. Quem já viu o que acontece com gorduras deixadas ao ar livre sabe o que acontece quando elas oxidam. Nas membranas das mitocôndrias os lipídeos, quando oxidados por radicais livres, endurecem e se quebram. Isso pode destruir a mitocôndria. E os radicais livres atacam também outras moléculas, como as enzimas, o DNA e o RNA. É preciso, portanto, limitar a produção dos radicais livres ou neutralizá-los de alguma forma, antes que façam muito estrago na célula.
O organismo de seres que respiram oxigênio, como nós, sabe produzir uma enzima, o superoxide dismutase (SOD), que pode neutralizar um radical livre como o superóxido. Entretanto, nem sempre essa enzima dá vencimento. Além disso, ela pode não estar presente no local onde os radicais livres são produzidos e realizam suas malvadezas. Um desses locais, exatamente o que nos interessa nesse relato, é a cadeia respiratória que reside na membrana interna das mitocôndrias. Como vimos, no fim da cadeia os elétrons que passam por ela são retirados para participarem da reação que produz água (O2 + 4 H+ + 4 e–-> 2 H2O). Idealmente, todos os elétrons que saem da cadeia respiratória deveriam ter esse destino. Mas, não é isso que acontece. Mesmo quando tudo está normal, cerca de 2% desses elétrons escapam do processo e, como existem muitas moléculas de oxigênio por perto, pulam para elas e formam superóxidos. Para falar a verdade, estou simplificando o esquema, pois também outros radicais livres são formados, além do superóxido, e podem se originar de elétrons que vazam da cadeia respiratória. Um desses radicais livres, o OH-, é extremamente reativo e oxida tudo que encontra por perto. A mitocôndria não sobrevive se a taxa de radicais livres ultrapassar um certo limiar. Como vou contar, a seguir, a mitocôndria provoca a morte da célula, uma coisa chamada de apoptose.
Podemos dizer, sem hesitação, que são as mitocôndrias que decidem quando a célula onde moram deve morrer. É uma morte programada que os biólogos chamam de “apoptose”. Pode ser desencadeada por fatores externos como intoxicações, poluentes, fumo etc. Mas, também pode surgir por decisão interna da mitocôndria. Nesse caso, o mecanismo que ativa a apoptose é a perda do potencial elétrico na membrana onde está a cadeia respiratória. Isso provoca uma inversão no funcionamento da cadeia, como vimos na apostila anterior, tentando recuperar o estado da membrana. Mas, nem sempre isso é possível. Quando não é, o defeito provoca uma avalanche de radicais livres, como é fácil de prever, pois os elétrons da cadeia perdem seus rumos. Quando essa avalanche se estabelece, começa a seqüência de eventos que resulta na apoptose. Inicialmente, a mitocôndria libera uma das suas enzimas mais importantes, parte essencial da cadeia respiratória, chamada citocromo c. Essa liberação se dá porque os radicais livres oxidam os lipídeos que prendem o citocromo c à membrana. Vagando solta pela mitocôndria, essa enzima ordena que outras enzimas, chamadas de “caspases”, entrem em ação. Sabe qual é a missão dessas tais caspases? Matar a célula! Elas fazem isso escangalhando todas as grandes moléculas que encontram em seus caminhos, proteínas, lipídeos, DNA, o que for. Furam a membrana externa da mitocôndria e saem para o espaço externo onde continuam suas tarefas mortais.
Os genes que contêm as instruções para a fabricação do citocromo c foram trazidos para a célula pela bactéria que deu origem à mitocôndria na endossimbiose. Só depois foram transferidos para o núcleo. Os genes para fazer as carpases também chegaram com a bactéria. Isso leva a crer que a bactéria invasora já tinha, desde o início da endossimbiose, as armas para matar a célula hospedeira mas preferiu não fazê-lo. Em outras palavras, preferiu viver dentro da outra como parasita, já que matá-la talvez não fosse tão vantajoso. Isso reforça a hipótese segundo a qual ela seria a Rickettsia, que ainda hoje é uma parasita de células.
Os radicais livres são deletérios mas são inevitáveis. Por um lado, o funcionamento da cadeia respiratória não pode ser 100% eficiente, pois nada é. Depois, se algo ruim ocorrer com a cadeia, são eles que sinalizam que a mitocôndria está com defeito (liberando o citocromo c) e que está na hora de uma apoptose. Mas, como eles podem atacar inclusive o DNA mitocondrial, provocam muitas mutações, a grande maioria indesejável. A coisa é pior porque o DNA das mitocôndrias contém poucos genes, como vimos, e é desprotegido, como o das bactérias. Quando as mutações afetam a própria cadeia respiratória, mais radicais livres são liberados e temos um ciclo vicioso. Além disso, as mutações do DNA mitocondrial começam a ficar mais prejudiciais, em geral, quando a pessoa vai ficando velha e já não produz descendentes. Portanto, a seleção natural não tem como consertar esse tipo de desvantagem. Meu palpite, por experiência própria, é que prolongar o mais possível a vida sexual talvez contribua para retardar o envelhecimento.
Agora, o mais intrigante é que as pesquisas parecem mostrar que o DNA mitocondrial das pessoas velhas não apresenta mutações nos genes responsáveis pelo funcionamento da cadeia respiratória. Isso é paradoxal, já que esses genes são continuamente atacados pelos radicais livres. Uma possível explicação é a seguinte: os radicais livres e a apoptose são essenciais pois liquidam as mitocôndrias com cadeias respiratórias defeituosas que são continuamente substituidas por outras sadias. Mais uma razão para que esse mecanismo não seja desligado. Portanto, não há como evitar que as mitocôndrias nos arrastem para as vicissitudes da velhice. No máximo, levando uma vida saudável e comendo apenas o necessário para tocar a cadeia respiratória em seu melhor ritmo, talvez seja possível adiar essas mazelas.
O poder das mulheres: a Eva mitocondrial.
As mitocôndrias humanas só têm 37 genes. É um genoma pequeno e com muito pouco DNA “lixo”. Como vimos, a mitocôndria, agindo como uma bactéria, exportou quase todos seus genes para o DNA do núcleo e conservou só os essenciais, como os que regulam a produção das enzimas da cadeia respiratória.
Vimos, também, que a divisão das mitocôndrias é independente da divisão celular e se dá quando há necessidade de mais energia. Essas diferenças entre os genomas do núcleo e da mitocôndria são marcantes mas há outra ainda mais intrigante que surge quando se dá a fertilização de um óvulo por um espermatozoide. Como todos sabem, nesse processo o material genético do espermatozoide se mistura com o do óvulo. Cada participante, pai e mãe, contribui com 23 cromossomos que se misturam e combinam, formando os cromossomos nucleares do embrião.
Algo diferente acontece com os genes mitocondriais do espermatozoide. As mitocôndrias do espermatozoide são marcados com um composto chamado ubiquitina e, quando penetram no óvulo, essa marca informa que elas devem ser destruídas. Pouco tempo após a fecundação, o embrião só tem mitocôndrias herdadas da mãe.
Em outras palavras: para as mitocôndrias só há herança materna. A genética das mitocôndrias não é mendeliana pois as mitocôndrias do embrião são iguais às da mãe, exclusivamente. E assim por diante, ao longo das gerações: do ponto de vista mitocondrial, os homens não importam, ou importam quase nada.
Isso levou à descoberta de que o DNA mitocondrial é muito bom para acompanhar linhagens genéticas. Como ele é herdado apenas da mãe, não sofre praticamente nenhuma recombinação. Também sofre pouco os efeitos da seleção natural pois seus genes são poucos e especializados. Os pesquisadores começaram então a usar o DNA das mitocôndrias para traçar a história evolutiva das populações.
Os genes do núcleo levam milhões de anos para acumular mutações pois são relativamente bem protegidos. É por essa razão que 98% de nossos genes nucleares são iguais aos genes dos chimpanzés. Os genes mitocondriais mutam cerca de 20 vezes mais rapidamente que os nucleares pois sofrem a ação dos radicais livres e são nús. A resolução nas comparações entre genes é muito mais fina se o DNA das mitocôndrias é usado, em vez do nuclear, para rastrear as árvores genealógicas.
O resultado dessas pesquisas foi interessante. Comparando o DNA mitocondrial de pessoas que vivem em vários locais no globo, os pesquisadores concluíram que todos os seres humanos descendem de uma única mulher que viveu na África há cerca de 170.000 anos. Isto é, somos todos afro-descendentes. A essa nossa ancestral eles deram o nome de “Eva Mitocondrial”. Nossos primeiros avós saíram da África e se espalharam pelo resto do mundo mas deixaram uma pista de suas origens nos genomas mitocondriais que carregamos.
É bom esclarecer que tudo isso ainda é assunto para muita pesquisa e controvérsia. Por exemplo, ninguém sabe ao certo a razão da eliminação das mitocôndrias paternas na fecundação. Tem quem ache que isso se deve a um esquema da seleção natural para garantir a integridade dos genes mitocondriais que são encarregados de manter a ordem na cadeia respiratória. Uma combinação como ocorre com os genes nucleares teria maior chance de causar danos indesejáveis.
Eu prefiro acreditar que os genes mitocondriais do óvulo são mais confiáveis que os do espermatozoide. Pela justificativa acima, dos especialistas, qualquer dos dois genomas poderia ser privilegiado pela seleção natural e o efeito seria semelhante. Mas, aparentemente a coisa não é assim. Enquanto os óvulos são células grandes e tranquilas, os espermatozoides parecem cachorrinhos pinscher, nervosos e irrequietos. Seus genes mitocondriais, provavelmente, acumulam muito mais danos pois a cadeia respiratória trabalha pesado para aguentar tanta agitação. Mas, isso é só palpite meu.
Lynn Margulis: uma provocadora inquieta.
A microbiologista americana Lynn Margulis publicou sua hipótese da endossimbiose em 1966. Segundo contou, seu artigo foi rejeitado por umas 15 revistas, antes de ser finalmente aceito. Na época, ela era casada com o famoso astrônomo Carl Sagan e assinou seu artigo como Lynn Sagan. A hipótese da endossimbiose, apresentada nesse artigo, foi duramente criticada pela comunidade de biólogos que parece ser mais reacionária e conservadora que os velhinhos da Fifa. Lembre que a quimiosmose, mecanismo da cadeia respiratória descrito por Peter Mitchell, também demorou um tempão para ser “digerido” pelos biólogos até que foi aceita a contragosto e deu a Mitchell seu Nobel. Mas, Peter Mitchell era homem, Lynn Margulis é mulher.
Lynn Margullis
As idéias de Margulis eram tão diferentes das convencionais que, mesmo depois de publicadas, nem sequer eram mencionadas nas reuniões dos biólogos respeitáveis. No início, só ela e uns poucos formavam a frente de defesa dessas idéias. Aparentemente, a personalidade da cientista não ajudava muito, pois ela não é nada tímida nem submissa. Com o tempo e com o constante acúmulo de evidências que indicavam a validade da endossimbiose, mesmo os mais ferrenhos neo-darwinistas tiveram de se render.
Lynn Margulis não é, realmente, uma pessoa fácil. Talvez se ficasse quieta, aproveitando os louros de sua vitória com a teoria da endossimbiose, fosse mais popular. Mas, que nada. Como ela mesmo diz, não gosta muito de morar em livros-texto. Sua associação com James Lovelock em torno da hipótese de Gaia não melhorou em nada sua imagem entre os biólogos ortodoxos. Essa tal hipótese de Gaia caiu no gosto dos ecomísticos e ativistas do New Age e é considerada suspeita pelos ortodoxos. Lynn Margulis, entretanto, sempre se manifestou contrária a qualquer tipo de misticismo.
Atualmente, ela trabalha com outro tema controverso: quer provar que os órgãos que possibilitam a movimentação de uma célula eucariótica também tiveram origem bacteriana e simbiótica. Acha que vieram das espiroquetas e teriam originado os microtubos que fazem parte do citoesqueleto e participam da divisão celular. Mas, a teimosa cientista não fica por aí.
Para ela, os axons e dentritas das estruturas nervosas já foram parte de espiroquetas livres. Como diz: “pense no nervo como vindo de algo que já foi uma bactéria, tentando mover-se e girar, sem conseguir. O pensamento envolve movimento e comunicação. Só peço que se compare a consciência humana com a ecologia dos espiroquetas”.
Pode ser que essas especulações estejam completamente furadas mas o passado da garota aconselha a se ter cuidado e investigar direitinho se o que ela diz está mesmo no rumo certo ou não. Vamos ficar atentos e acompanhar o que se publica sobre essas coisas. Até outra vez.
