Quando o DNA está faltando, uma antiga cadeia de açúcar pode ajudar a rastrear a evolução humana

Quando o DNA está faltando, uma antiga cadeia de açúcar pode ajudar a rastrear a evolução humana

O DNA antigo recuperado de fósseis é uma ferramenta valiosa para estudar a evolução e a antropologia. No entanto, o DNA fóssil antigo de eras geológicas anteriores ainda não foi encontrado em nenhuma parte da África, onde foi destruído pelo calor e umidade extremos. Em um primeiro passo potencial para superar esse obstáculo, pesquisadores da Escola de Medicina de San Diego da Universidade da Califórnia e do Instituto Turkana Basin, no Quênia, descobriram um novo tipo de glicano - um tipo de cadeia de açúcar - que sobrevive mesmo em 4 milhões de fóssil de um animal de um ano do Quênia, em condições onde o DNA antigo não o faz.

Embora fósseis antigos de hominídeos (ancestrais humanos e parentes extintos) ainda não estejam disponíveis para análise de glicano, este estudo de prova de conceito, publicado em 11 de setembro em Proceedings of the National Academy of Sciences , pode preparar o terreno para explorações sem precedentes das origens e da dieta humana.

Foto de um modelo de cabeça de um homem adulto Australopithecus afarensis exibida no Museu Smithsonian de História Natural. (Tim Evanson / CC BY SA 2.0 )

"Nas últimas décadas, muitos novos fósseis de hominíneos foram descobertos e considerados ancestrais dos humanos", disse Ajit Varki, MD, Distinto Professor de Medicina e Medicina Celular e Molecular da UC San Diego School of Medicine. "Mas não é possível que todos tenham dado origem aos humanos modernos - é mais provável que houvesse muitas espécies semelhantes aos humanos ao longo do tempo, apenas uma da qual descendemos. Este novo tipo de glicano que encontramos pode nos dar uma maneira melhor de investigar cuja linhagem é nossa, além de responder a muitas outras questões sobre nossa evolução e nossa propensão a consumir carne vermelha. "

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Humanos antigos comendo carne crua. ( Grandes Nomes da História )

Os glicanos são cadeias de açúcar complexas na superfície de todas as células. Eles medeiam a interação entre as células e o meio ambiente e frequentemente servem como locais de ancoragem para patógenos. Por milhões de anos, os ancestrais comuns dos humanos e outros macacos compartilharam um glicano específico conhecido como Neu5Gc. Então, por motivos possivelmente ligados a um parasita da malária que explorava o Neu5Gc como meio de estabelecer a infecção, uma mutação que provavelmente ocorreu entre 2 e 3 milhões de anos atrás inativou o gene humano que codifica a enzima que forma a molécula. A perda de Neu5Gc resultou em uma reforma molecular radical das superfícies das células ancestrais humanas e pode ter criado uma barreira de fertilidade que acelerou a divergência da linhagem que leva aos humanos.

Hoje, os chimpanzés e a maioria dos outros mamíferos ainda produzem Neu5Gc. Em contraste, apenas vestígios podem ser detectados no sangue e tecido humano - não porque fazemos Neu5Gc, mas, de acordo com um estudo anterior da equipe de Varki, porque acumulamos o glicano ao comer carne vermelha rica em Neu5Gc. Os humanos desenvolvem uma resposta imune a este Neu5Gc não nativo, possivelmente agravando doenças como o câncer.

Chimpanzé.

Em seu último estudo, Varki e a equipe descobriram que, como parte de sua decomposição natural, uma parte característica do Neu5Gc também é incorporada ao sulfato de condroitina (CS), um componente abundante no osso. Eles detectaram esta molécula recém-descoberta, chamada Gc-CS, em uma variedade de amostras de mamíferos, incluindo quantidades facilmente detectáveis ​​em ossos de chimpanzés e tecidos de camundongos.

Como o Neu5Gc, eles descobriram que as células humanas e o soro têm apenas vestígios de Gc-CS - novamente, provavelmente devido ao consumo de carne vermelha. Os pesquisadores corroboraram essa suposição com a descoberta de que camundongos projetados para não ter Neu5Gc e Gc-Cs (semelhantes aos humanos) tinham Gc-CS detectável apenas quando alimentados com ração contendo Neu5Gc.

Curioso para ver o quão estável e duradouro o Gc-CS pode ser, Varki comprou um fóssil de urso-caverna relativamente barato de 50.000 anos em uma exposição pública de fósseis e o levou de volta ao laboratório. Apesar de sua idade, o fóssil de fato continha Gc-CS.

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Fósseis de urso da caverna. ( CC BY SA 3.0 )

Foi quando Varki recorreu a um colaborador de longa data - o paleoantropólogo e famoso caçador de fósseis Meave Leakey, PhD, do Turkana Basin Institute do Quênia e da Stony Brook University. Sabendo que os pesquisadores precisam fazer um caso muito forte antes de receberem preciosas amostras de fósseis de hominídeos antigos, mesmo para análise de DNA, Leakey recomendou que os pesquisadores primeiro provassem seu método detectando Gc-CS em fósseis de animais ainda mais antigos. Para tanto, com a permissão dos Museus Nacionais do Quênia, ela deu a eles um fragmento de um fóssil de 4 milhões de anos de um animal parecido com um búfalo recuperado na escavação de um leito ósseo na Baía de Allia, em Turkana Bacia do norte do Quênia. Fósseis hominíneos também foram recuperados do mesmo horizonte neste leito ósseo.

A paisagem do Lago Turkana, rico em fósseis, no Quênia. ( CC BY SA 3.0 )

Varki e a equipe ainda conseguiram recuperar Gc-CS nesses fósseis muito mais antigos. Se eles eventualmente encontrarem Gc-Cs em fósseis de hominídeos antigos também, os pesquisadores dizem que isso pode abrir todos os tipos de possibilidades interessantes.

"Uma vez que refinamos nossa técnica a ponto de precisarmos de quantidades menores de amostra e sermos capazes de obter fósseis de hominídeos antigos da África, podemos eventualmente ser capazes de classificá-los em dois grupos - aqueles que têm Gc-CS e aqueles que não. Aqueles que não possuem a molécula provavelmente pertenceriam à linhagem que originou os humanos modernos ", disse Varki, que também é professor adjunto do Salk Institute for Biological Studies e codiretor do UC San Diego / Salk Center for Pesquisa Acadêmica e Treinamento em Antropogenia (CARTA).

Um crânio humano moderno.

Em uma linha paralela de investigação, Varki espera que a detecção de Gc-CS também revele o ponto na evolução em que os humanos começaram a consumir grandes quantidades de carne vermelha.

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"É possível que um dia encontremos três grupos de fósseis de hominídeos - aqueles com Gc-CS antes da linhagem humana se ramificar, aqueles sem Gc-CS em nossa linhagem direta e, em seguida, fósseis mais recentes em que vestígios de Gc- CS começou a reaparecer quando nossos ancestrais começaram a comer carne vermelha ", disse Varki. "Ou talvez nossos ancestrais tenham perdido Gc-CS mais gradualmente, ou apenas depois que começamos a comer carne vermelha. Será interessante ver, e podemos começar a fazer essas perguntas agora que sabemos que podemos encontrar com segurança Gc-CS em fósseis antigos em África."

Leakey também está esperançoso quanto ao papel que o Gc-CS pode desempenhar no futuro, como uma alternativa às abordagens atuais.

"Como o DNA se degrada rapidamente nos trópicos, os estudos genéticos não são possíveis em fósseis de ancestrais humanos com mais de alguns milhares de anos", disse ela. "Portanto, esses estudos de glicano antigos têm o potencial de fornecer um método novo e importante para a investigação das origens humanas."

Uma mistura de representações de hominídeos (gênero Homo); (da direita para a esquerda) H. habilis, H. ergaster, H. erectus; H. antecessor - masculino, feminino, H. heidelbergensis; H. neanderthalensis - menina, homem, H. sapiens sapiens.


1.3 A Origem da Vida: DNA e Proteína

As duas partes básicas do seixo caído e da ponta da flecha que consideramos são rocha dura e macia. Duas partes básicas de todo sistema vivo são o DNA e a proteína.

O DNA é a famosa molécula da hereditariedade. É o foco das investigações da cena do crime e muitas vezes ouvimos notícias sobre ele. Esta é a molécula que é passada de uma geração para a outra. Cada um de nós começa como uma bolinha do tamanho de um ponto em uma página impressa. Nessa pequena bola, há mais de dois metros de DNA todo enrolado. Todas as nossas características físicas (altura, cor da pele, etc.) estão “explicitadas” naquele DNA.

O que são proteínas? As proteínas são as moléculas de estrutura e função. O cabelo é composto principalmente de proteínas. As células da pele são repletas de proteínas. As enzimas que decompõem os alimentos e os formam são proteínas. Os filamentos que se unem para fazer os músculos funcionarem são proteínas.

Portanto, o DNA e a proteína são duas “partes” básicas de todo sistema vivo. Quando você chega a um vírus, isso é tudo que você encontra - DNA e proteína. (Em alguns vírus, o RNA substitui o DNA.) As moléculas de DNA codificam as moléculas de proteína que nos tornam o que somos. Esse mesmo princípio se aplica a todas as formas de vida: vírus, plantas e animais, bem como aos seres humanos.

Meus alunos estudam todos os detalhes, 1 mas as moléculas de DNA e de proteína são realmente muito simples em sua estrutura básica. Se você pode imaginar um colar de pérolas, pode imaginar o DNA: é uma cadeia de unidades repetidas. A Figura 2-A é um diagrama de uma molécula de DNA. As partes que se parecem com vagões de trem são grupos de açúcar e fosfato, e as partes que se projetam de cada vagão da cadeia são grupos chamados bases.

As proteínas são construídas quase da mesma maneira. As proteínas também são cadeias de unidades repetidas. Conforme mostrado na Figura 2-B, os links nas cadeias de proteínas são chamados aminoácidos. Em todos os seres vivos, cadeias herdadas de bases de DNA são usadas para alinhar cadeias de aminoácidos. Essas cadeias de aminoácidos são as moléculas de proteína responsáveis ​​pela estrutura e função. Por exemplo, cadeias de várias centenas de bases de DNA dizem à célula como produzir uma proteína chamada hemoglobina, e essa proteína funciona como o transportador de oxigênio nas células vermelhas do sangue. Resumindo, DNA e proteína rarr e traço rarr, e esse relacionamento é a base física de toda a vida na terra.

Agora, que tal essa relação entre DNA e proteína? Como isso começou? Os evolucionistas imaginam uma época, muito tempo atrás, em que a Terra poderia ter sido bem diferente. Eles imaginam que fragmentos de DNA e fragmentos de proteínas são produzidos. Supõe-se que essas moléculas “façam o que vem naturalmente” ao longo de vastos períodos de tempo. O que vai acontecer? O tempo, o acaso e as reações químicas entre o DNA e a proteína produzirão vida automaticamente?

Figura 2-A. DNA é construído como um colar de pérolas, cujos links (especificamente o bases G, C, A e T) agem como letras do alfabeto que “soletram” instruções hereditárias.

Figura 2-B. Proteínas são cadeias de aminoácidos. Cada cadeia se enrola em uma forma especial que tem alguma função especial: contração muscular, digestão, transporte de oxigênio, manter a pele coesa, etc.

No início, você pode pensar assim. Afinal, nada é mais natural do que uma reação entre ácidos e bases. Talvez você tenha usado refrigerante (uma base) para limpar o ácido de uma bateria. A efervescência é uma reação ácido-base. O mesmo ocorre com o uso de “Tums” para neutralizar o ácido estomacal. Nada é mais comum do que reações entre ácidos e bases. Se você esperar o tempo suficiente, as reações ácido-base farão com que o DNA e a proteína trabalhem juntos, e a vida aparecerá - certo? Errado! Exatamente o oposto.

O problema é que as propriedades das bases e ácidos produzem o errado relacionamento para os sistemas vivos. As reações ácido-base “embaralhariam” unidades de DNA e proteína em todos os tipos de combinações “mortais”. Essas reações impediriam, e não promoveriam, o uso de DNA para codificar a produção de proteínas. Uma vez que o uso de DNA para codificar a produção de proteínas é a base de toda a vida na Terra, essas reações ácido-base seriam evitar, não promover, a evolução da vida por processos químicos baseados nas propriedades inerentes da matéria.

Essas reações erradas produziram sérios problemas para Stanley Miller, Sidney Fox e outros cientistas que tentam fazer experimentos para apoiar a evolução química. Quase todos os livros de biologia têm uma foto da famosa câmara de ignição de Miller (Figura 3). Nele, Miller usou matérias-primas simples e faíscas elétricas para produzir aminoácidos e outras moléculas simples - os chamados "blocos de construção da vida". Alguns jornais relataram que Miller praticamente fez "a vida em um tubo de ensaio".

O experimento de Miller foi brilhante e adorei contar aos meus alunos sobre ele. Então percebi que havia apenas três pequenos problemas: ele tinha os materiais iniciais errados, usava as condições erradas e obtinha os resultados errados.

O que quero dizer com “materiais iniciais errados”? Miller omitiu oxigênio. Porque? Por causa das evidências científicas? Não. Ele o deixou de fora porque sabia que o oxigênio destruiria as mesmas moléculas que ele estava tentando produzir. É difícil para nós perceber o quão "corrosivo" o oxigênio é, uma vez que a maioria dos seres vivos modernos depende dele. Mas o oxigênio é tão valioso para a vida precisamente porque é tão quimicamente reativo, e os seres vivos aeróbios de hoje têm sistemas para se proteger contra os efeitos nocivos do oxigênio, enquanto usam seu poder químico a seu favor. (Os organismos anaeróbicos e alguns vírus são rapidamente destruídos pelo contato com o oxigênio.)

Figura 3. Deixados ao lado do tempo, do acaso e de suas propriedades químicas, as bases do DNA e dos aminoácidos das proteínas reagiriam de maneiras que impediriam, e não promoveriam, a evolução da vida. Da mesma forma, as reações entre as moléculas na famosa "câmara de ignição" de Miller destruiriam qualquer esperança de produzir vida. Os sistemas vivos devem consertar constantemente os danos químicos causados ​​a eles, e quando a ordem biológica perde para os processos químicos inerentes, o resultado é a morte - mesmo que um corpo morto tenha todas as moléculas certas nos lugares certos nas quantidades certas nos momentos certos (quase !).

A.I. Oparin, o bioquímico russo que “gerou” visões modernas de geração espontânea ou evolução química, sabia que o oxigênio na atmosfera impediria a evolução. Ele também "sabia", pela fé na filosofia materialista de Engels (a visão de que a matéria é a única realidade), que a criação era impossível (não havia dimensão espiritual). Como um ato de fé, então, Oparin acreditava que a evolução deve ter ocorrido e, como uma concessão à sua fé, ele deixou o oxigênio de fora. A ciência não foi gentil com essa crença. Encontramos rochas oxidadas, sugerindo uma atmosfera de oxigênio, o mais fundo que podemos cavar.

Além disso, metano (CH4) e amônia (NH3), dois gases primários na câmara de ignição Miller, poderiam não estiveram presentes em grandes quantidades. A amônia seria dissolvida nos oceanos, e o metano deveria ser encontrado preso a argilas sedimentares antigas (profundas). Não está aí! Aqueles que ainda acreditam na evolução química estão cientes desses problemas (assim como o próprio Miller), então eles estão simplesmente tentando (ainda sem sucesso) simular a origem da vida usando diferentes materiais de partida. (O monóxido de carbono e o cianeto de hidrogênio são dois gases populares, embora improváveis, usados ​​atualmente.)

Condições erradas? Miller usou uma faísca elétrica para fazer com que as moléculas de gás se combinassem e funcionou. Problema: a mesma faísca elétrica que une os aminoácidos também os separa, e é muito melhor destruí-los do que produzi-los, o que significa que poucos, ou nenhum, aminoácidos realmente se acumulariam na câmara de ignição. Miller, um bom bioquímico, sabia disso, é claro, então ele usou um truque comum de químico. Ele retirou os produtos da câmara de ignição e colocou-os em uma “armadilha” que salvaria os aminoácidos da destruição pela mesma faísca elétrica que os produziu. Usar a remoção do produto (o princípio de LeChatelier ou lei de ação de massa) para aumentar o rendimento é uma prática química comum, mas depende da intervenção de inteligência informada. Miller deveria estar demonstrando que os gases poderiam fazer os "blocos de construção da vida" por si mesmos, sem qualquer ajuda externa, ainda seu lá fora, a ajuda inteligente era necessária para salvar as moléculas de seu destino químico destrutivo. (Além disso, criar vida em um tubo de ensaio como consequência do design inteligente ofereceria mais suporte à criação do que à evolução.)

Resultados errados? Como poderia ser? Miller queria fazer aminoácidos e conseguiu aminoácidos (junto com açúcares e algumas outras coisas). Como esses resultados podem estar errados?

As proteínas nas células vivas são feitas apenas de Certos tipos de aminoácidos: aqueles que são "alfa" (curto) e "canhotos". A "sopa primordial" de Miller continha muitos aminoácidos longos (beta, gama, delta) e números iguais de formas destras e canhotas. Problema: apenas um aminoácido longo ou destro inserido em uma cadeia de aminoácidos curtos e canhotos impediria o enrolamento e o enovelamento necessários para o funcionamento adequado da proteína. Que Miller na realidade produzida foi uma infusão fervente de venenos potentes que destruiriam absolutamente qualquer esperança de evolução química da vida.

O “problema dos aminoácidos da mão esquerda” é particularmente bem conhecido dos evolucionistas, e muitos têm tentado resolvê-lo. Um pesquisador brilhante, depois de trabalhar sem sucesso por anos no problema, apenas sorriu e deu uma risadinha quando questionado sobre isso: “Talvez Deus seja canhoto”. Ele pode ter estado mais perto da verdade do que ele percebeu. Pelo que sabemos sobre a química das moléculas envolvidas, realmente parece que as moléculas nunca poderiam se reunir em células vivas sem a seleção cuidadosa, gênio da engenharia e design deliberado da inteligência transcendente e criativa que chamamos de Deus! 2

A química, então, não é nosso ancestral, é nosso problema. Quando as células perdem sua ordem biológica e suas moléculas começam a reagir de forma química, morremos. Um corpo morto contém todas as moléculas necessárias para a vida e aproximadamente a quantidade certa de cada uma, mas nunca vemos um “atropelado” se levantar e sair andando porque a energia do sol brilhando na carcaça fez todas as moléculas da vida começarem a trabalhar juntas novamente. O que se perde na morte é o equilíbrio e a ordem biológica que, de outra forma, usam a comida para nos juntar mais rápido do que a química nos separa! (Consulte Bliss e Parker3 Illustra Media4 e Thaxton, Bradley e Olsen5 para obter detalhes.)

O tempo e o acaso também não ajudam o evolucionista, já que o tempo e o acaso só podem agir sobre propriedades químicas inerentes. Tentar lançar “vida” em um lançamento de dados moleculares é como tentar lançar um “13” em um par de dados de jogo. Simplesmente não vai funcionar. A possibilidade não existe, então a probabilidade é muito clara zero.

A relação entre o DNA e a proteína necessária à vida é algo que nenhum químico jamais suspeitaria.Ele está usando uma série de bases (na verdade, três de cada vez) para alinhar uma série de grupos R (Figura 4). Os grupos R são as partes de cada aminoácido que “se projetam” ao longo da cadeia da proteína. “R” significa o “radical variável”, e é variável! Um grupo R pode ser ácido, pode ser uma base, pode ser um único átomo de hidrogênio, uma cadeia curta, uma cadeia longa, um único anel, um anel duplo, solúvel em gordura ou solúvel em água!

O ponto é este: não há tendência química inerente para uma série de bases (três de cada vez) para alinhar uma série de grupos R da maneira ordenada necessária para a vida. A relação base / grupo R deve ser imposto sobre importa tem nenhuma base dentro matéria.

A relação entre rochas duras e moles na ponta da flecha na Figura 1 teve que ser imposta de fora. Todos nós podíamos reconhecer que a matéria havia sido moldada e moldada de acordo com um Projeto que não poderia ser produzido pelo tempo, acaso e processos de intemperismo atuando na rocha dura e macia envolvida. Da mesma forma, nosso conhecimento de DNA, proteína e suas propriedades químicas devem nos levar a inferir que a vida também é o resultado de um plano, propósito e atos especiais de criação.

Figura 4. Todas as células vivas usam grupos de três bases de DNA como nomes de código para grupos R de aminoácidos. Mas todas as reações químicas conhecidas entre essas moléculas (por exemplo, ácido-base) impediriam, não promoveriam, o desenvolvimento dessa relação de codificação. É o código hereditário, então, o resultado lógico do tempo, do acaso e das propriedades inerentes da matéria (como o seixo desgastado pela água), ou tem as propriedades irredutíveis de organização (como a ponta de flecha) que os cientistas normalmente associam ao plano , propósito e atos criativos?

Deixe-me usar um exemplo mais simples do mesmo tipo de raciocínio. Suponha que eu lhe fizesse esta pergunta: O alumínio pode voar? Pense um pouco. O alumínio pode voar? Tenho certeza de que parece uma pegadinha. Por si só, é claro, o alumínio não pode voar. O minério de alumínio na rocha simplesmente fica parado. Um vulcão pode jogá-lo, mas ele não voa. Se você derramar gasolina nele, isso o faz voar? Se você derramar um pouco de borracha nele, também não o fará voar. Suponha que você pegue o alumínio e o estique em um tubo longo com asas, cauda e algumas outras partes. Em seguida, ele voa, chamamos de avião.

Você já se perguntou o que faz um avião voar? Experimente alguns experimentos mentais. Tire as asas e estude-as, elas não voam. Tire os motores, estude-os, eles não voam. Tire o piloto da cabine, o piloto não voa. Não se preocupe com isso da próxima vez que estiver em um avião, mas um avião é uma coleção de peças não voadoras! Nem uma única parte voa!

O que é necessário para fazer um avião voar? A resposta é algo que todo cientista pode entender e apreciar, algo com que todo cientista pode trabalhar e usar para formular hipóteses e conduzir experimentos. O que é necessário para fazer um avião voar? Design criativo e organização.

Dê uma olhada nas características de uma célula viva diagramada na Figura 5. Não se preocupe, não vou dizer muito sobre este diagrama. Observe a molécula de DNA no círculo superior esquerdo e a proteína no canto inferior direito. O que são todas essas coisas de aparência estranha, diagramadas na célula? Esses representam apenas algumas das moléculas que uma célula precisa para fazer apenas uma proteína de acordo com as instruções de apenas uma molécula de DNA. Uma célula precisa de mais de 75 "moléculas auxiliares", todas trabalhando juntas em harmonia, para fazer uma proteína (série do grupo R) conforme instruído por uma série de bases de DNA. Algumas dessas moléculas são RNA (mensageiro, transferência e RNA ribossômico), a maioria são proteínas altamente específicas.

Figura 5. As células vivas usam mais de 75 tipos especiais de proteínas e moléculas de RNA para fazer uma proteína seguindo as instruções do DNA. O que sabemos sobre aviões nos convence de que seu vôo é o resultado de um design criativo. O que os cientistas sabem sobre a maneira como as células vivas produzem proteínas sugere, com a mesma clareza, que a vida também é o resultado de um design criativo. Os verdadeiros "heróis", as moléculas que estabelecem a relação de codificação não química, gramatical / linguística entre códons de bases triplas e grupos R de aminoácidos são o conjunto de enzimas ativadoras específicas que chamo de "translases". (Desenho de Bliss e Parker, Origem da Vida [Green Forest, AR: Master Books, 1979]).

Ao contrário da impressão popular, o DNA nem mesmo possui a genética código para fazer proteínas, mas apenas o genético alfabeto. As “letras do alfabeto” do DNA (as quatro bases, abreviadas como GCAT) são usadas em grupos de três (códons tripletos) como nomes de código para os 20 aminoácidos diferentes de proteínas. Mas as bases são igualmente espaçadas ao longo do DNA, não há nada na estrutura ou na química que indique por que ou quais bases devem ser agrupadas como códons tripletos. Grupos de três letras são não inerente em sequências de base eles são imposto sobre a série de bases por enormes partículas celulares chamadas ribossomos.

Os ribossomos não agem diretamente no DNA, mas em "cópias de pares de bases" descartáveis ​​de DNA, chamados de RNA mensageiro, ou mRNA. A produção de mRNA, e de mais DNA para reprodução, é magnificamente profunda, mas é uma simples consequência de formas de base interligadas e atração química comum (mediada por enzimas). A maneira como os ribossomos estabelecem o sistema de codificação genética, entretanto, transcende completamente as propriedades inerentes das bases do DNA.

Os ribossomos são “máquinas moleculares”, cada uma consistindo em cerca de 50 proteínas específicas e três grandes moléculas de RNA. Sua forma 3-D geral dá ao ribossomo duas fendas adjacentes, cada uma com formato preciso para conter três e apenas três bases, estabelecendo assim o sistema de codificação tripla. Esse sistema de codificação não se baseia no tempo, no acaso e nas propriedades das bases, mas no plano, no propósito e no design inteligente. Na estrutura do ribossomo, entretanto, como na ponta da flecha, nada de sobrenatural, complexo ou mesmo incomum está envolvido, e a função do ribossomo é fácil de entender e explicar. Tanto no ribossomo quanto na ponta de flecha, a evidência da criação não está no que não podemos ver e não sabemos que está no padrão de ordem ("exerente") que vemos e podemos explicar: matéria moldada e moldada para cumprir o propósito de seu Criador, não para satisfazer as propriedades químicas inerentes.

Além do acima exposto, os ribossomos que estabelecem os nomes de código de aminoácidos para a produção de proteínas são feitos de 50 ou mais proteínas específicas. São necessárias proteínas específicas para estabelecer o código para a produção de proteínas específicas, então como o sistema começou? Os evolucionistas admitem que é um problema para eles porque insistem que a evolução com base no tempo, no acaso e nas propriedades da matéria é um processo cego que não pode planejar com antecedência ou trabalhar em direção a um objetivo. Por outro lado, os criacionistas veem a função dos ribossomos voltados para um objetivo como outra evidência da criação. Assim como as baterias podem ser usadas para dar partida em motores de automóveis que, em seguida, recarregam as baterias, as proteínas podem ser usadas para codificar a produção de proteínas que podem então “recarregar” as proteínas codificadoras.

E tem mais. Mesmo depois que os ribossomos estabelecem nomes de códons triplos para aminoácidos, os blocos de construção de proteínas não têm uma forma química de reconhecer seus nomes de código! Todos os tipos de reações químicas erradas entre os aminoácidos e os trigêmeos básicos são possíveis, mas isso destruiria o código. Cabe às moléculas de RNA de transferência (tRNA) coletar aminoácidos e emparelhá-los com seus códons nas ranhuras do ribossomo. O emparelhamento de bases de tripletos de tRNA e mRNA é baseado em formas interligadas e atração química comum, mas o emparelhamento adequado de tRNAs com aminoácidos requer muito mais do que química comum.

Quando se trata de "traduzir" as instruções do DNA para a produção de proteínas, os verdadeiros "heróis" são as enzimas de ativação que unem pares específicos de tRNA / aminoácidos. As enzimas são proteínas com slots especiais para selecionar e reter outras moléculas para uma reação rápida. Conforme mostrado na Figura 5 (círculo 3), cada enzima de ativação tem cinco slots: dois para acoplamento químico (CD), um para energia (ATP) e, o mais importante, dois para estabelecer um não químico "nome de código" de três bases para cada grupo R de aminoácido diferente (a, b). Você pode achar isso inspirador, assim como meus alunos de biologia celular!

A célula viva requer pelo menos 20 dessas enzimas de ativação que chamo de “translases, ”Um para cada grupo R específico / nome de código (aminoácido / tRNA) pares. Mesmo assim, todo o conjunto de translases (100 sítios ativos específicos) seria (1) inútil sem ribossomos (50 proteínas mais rRNA) para quebrar a mensagem codificada por base da hereditariedade em nomes de código de três letras (2) destrutivo sem um suprimento continuamente renovado de energia ATP para evitar que as translases rasguem os pares que deveriam formar e (3) desaparecimento se não fosse por ter translases e outras proteínas específicas para refazer as proteínas translases que estão continuamente e rapidamente se desgastando por causa dos efeitos destrutivos do tempo e do acaso na estrutura da proteína!

A maioria das enzimas são proteínas que selecionam e aceleram as reações químicas que ocorreriam lentamente sem elas. Translases são uma categoria totalmente diferente de enzimas. Elas impor um relacionamento que transcende a química dos trigêmeos básicos e aminoácidos, um código que não ocorreria de forma alguma, lentamente ou de outra forma, na sua ausência.

Vamos esquecer toda a complexidade da relação DNA-proteína e lembrar apenas de dois pontos simples. Primeiro, é preciso específico proteínas para fazer específico proteínas. Isso pode lembrá-lo do problema do ovo e da galinha: como você consegue um sem o outro? Esse problema é resolvido se as moléculas necessárias para a "tradução da proteína do DNA" forem produzidas pela criação.

Em segundo lugar, entre todas as moléculas que traduzem o DNA em proteína, nenhuma molécula está viva. Não há uma única molécula em seu corpo que esteja viva. Não há uma única molécula na célula viva que esteja viva. Uma célula viva é uma coleção de moléculas não vivas! O que é necessário para tornar viva uma célula viva? A resposta é algo que todo cientista reconhece e usa em um laboratório, algo que todo cientista pode inferir logicamente a partir de suas observações de DNA e proteína. O que é necessário para tornar viva uma célula viva? Design criativo e organização!

Apenas atos criativos poderiam organizar a matéria nas primeiras células vivas, mas, uma vez que todas as partes estão no lugar, não há nada de “sobrenatural” ou “misterioso” na forma como as células produzem proteínas. Se eles são continuamente fornecidos com o tipo certo de energia e matérias-primas, e eu cai Mais de 75 das moléculas de RNA e proteínas necessárias para a "tradução" da proteína de DNA estão presentes no direito lugares no direito tempos no direito montantes com o direito estrutura, então as células produzem proteínas usando a série de bases do DNA (de forma bastante indireta!) para alinhar os aminoácidos a uma taxa de cerca de dois por segundo. De maneiras que os cientistas entendem muito bem, uma célula viva leva apenas cerca de quatro minutos para “produzir” uma proteína média (500 aminoácidos) de acordo com as especificações do DNA.

Os cientistas também entendem como os aviões voam. Por isso mesmo, nenhum cientista acredita que os aviões são o resultado do tempo, do acaso e das propriedades do alumínio e de outros materiais que o compõem. Voar é uma propriedade da organização, não da substância. Um Boeing 747, por exemplo, é uma coleção de 4,5 milhões de peças não voadoras, mas graças ao design e à criação (e a um fornecimento contínuo de energia e de serviços de reparo!), Ele voa.

Da mesma forma, "vida" é uma propriedade de organização, não de substância. Uma célula viva é uma coleção de vários bilhões de moléculas não vivas, e a morte ocorre quando uma falta de energia ou uma falha nos mecanismos operacionais ou de reparo permite que processos químicos inerentes destruam sua ordem biológica.

É o que nós Sei e pode explicar sobre o alumínio e as leis da física que nos convenceriam de que os aviões são produtos da criação, mesmo que nunca víssemos os atos da criação. Da mesma forma, é o que nós Sei e pode explicar sobre DNA e proteínas e as leis da química que sugerem que a própria vida é o resultado de uma criação especial.

Meu ponto não é baseado em design per se, mas no tipo de design nós observamos. Como apontam os criacionistas, alguns tipos de design, como flocos de neve e formações rochosas desgastadas pelo vento, Faz resultado do tempo e do acaso -dado as propriedades dos materiais envolvidos. Mesmo relações complexas, como o equilíbrio de oxigênio-dióxido de carbono em um aquário lacrado, podem resultar de organismos "fazendo o que vem naturalmente", dado as propriedades dos seres vivos. Mas, com a mesma clareza, outros tipos de design, por exemplo, pontas de flechas e aviões, são o resultado direto do design criativo e da organização, dando propriedades à matéria que ela não tem e não pode desenvolver por conta própria. O que nós sabemos sobre a relação DNA-proteína sugere que as células vivas têm o tipo criado de design. Não é tanto a complexidade molecular, mas sim o simplicidade transcendente.

No bem conhecido Americano científico livro, Evolução, Dickerson7 parece apoiar meu ponto (sem querer, tenho certeza). Depois de descrever os problemas em produzir os tipos certos de moléculas para os sistemas vivos, ele diz que aquelas gotículas que por “mero acaso” continham as moléculas certas sobreviveram por mais tempo. Ele continua: “Isto não é vida, mas está se aproximando dela. O ingrediente que falta é. . . . ”

O que ele vai dizer aqui? O “ingrediente que falta” é. . . mais uma proteína? . . . um pouco mais de DNA? . . . um suprimento de energia? . . . o equilíbrio ácido-básico correto? Não, ele diz: “O ingrediente que falta é um mecanismo ordenado. . . . ” Um mecanismo ordenado! Isso é o que está faltando, mas é disso que se trata a vida! Como afirmei antes, a vida não é uma propriedade da substância, é uma propriedade da organização. O mesmo tipo de raciocínio se aplica às pirâmides do Egito, por exemplo. As pirâmides são feitas de pedra, mas estudar a pedra nem chega a explicar como as pirâmides foram construídas. Da mesma forma, até que os evolucionistas comecem a explicar a origem do "mecanismo ordenado", eles nem mesmo começou para falar sobre a origem da vida.

Quando se trata da origem evolutiva desse mecanismo ordenado, Dickerson acrescenta, "não temos modelos de laboratório, portanto, podemos especular infinitamente, livre de fatos inconvenientes". Com "nenhum modelo de laboratório" para fornecer dados, o caso para o evolução da vida deve ser baseada em imaginação. Mas, como Dickerson admite, "Nós [evolucionistas] podemos apenas imaginar o que provavelmente existiu, e nossa imaginação até agora não tem sido muito útil."

O caso para criação, no entanto, não é baseado na imaginação. A criação é baseada em vez de inferência lógica de nosso observações científicas, e com o simples reconhecimento de que todos, cientistas e leigos, reconhecem que certos tipos de ordem implicam em criação.

Deixe-me dar outro exemplo do mesmo tipo de raciocínio. Imagine que acabou de ler um romance fabuloso. Querendo ler outro livro como esse, você exclama para um amigo: “Uau! Esse foi um livro e tanto. Eu me pergunto onde posso conseguir um frasco dessa tinta? ” Claro que não! Você não daria o crédito de tinta e papel para escrever o livro. Você elogiaria o autor e procuraria outro livro do mesmo escritor. Por alguma lógica, porém, muitos dos que lêem o fabuloso script do DNA querem dar crédito à “tinta (código de base do DNA) e ao papel (proteínas)” por compor o código.

Em um romance, a tinta e o papel são apenas os meios que o autor usa para expressar seus pensamentos. No código genético, as bases e proteínas do DNA são apenas os meios que Deus usa para expressar Seus pensamentos. O verdadeiro crédito pela mensagem em um romance vai para o autor, não a tinta e o papel, e o verdadeiro crédito pela mensagem genética no DNA vai para o Autor da vida, o Criador, não para a criatura (Rom. 1:25 )

A mensagem transmitida pelo DNA é do tipo chamado “complexidade especificada”Em contraste com a aleatoriedade ou“ mera ”ordem. É necessário apenas um programa ou algoritmo simples, por exemplo, para gerar uma sequência aleatória de letras: (1) Imprimir qualquer letra (2) Repita a etapa 1. Um padrão de repetição ordenado, como ABCABCABC, poderia ser gerado por um algoritmo quase tão simples: (1) Imprimir ABC (2) Repita o passo 1. Um programa ENORMAMENTE maior e mais sofisticado seria necessário para especificar, por exemplo, a seqüência de letras no primeiro volume de um conjunto de enciclopédia! A sequência de letras é complexa e específica (“complexidade especificada”), como a sequência de letras básicas no DNA humano - exceto que o DNA contém mais informações do que mil volumes de obras literárias! 8

Ocasionalmente, evolucionistas ingênuos argumentam que a formação de cristais demonstra que a ordem pode aparecer espontaneamente, sem ajuda “sobrenatural”. Ordem de cristal, sim complexidade especificada, não. Um cristal é um padrão de repetição bonito, mas simples, produzido pela forma e carga de seus constituintes. A 32 ° F (O ° C), por exemplo, as áreas de carga parcial positiva e negativa nas moléculas de água as atraem com uma força maior do que o movimento térmico que as mantém separadas em temperaturas mais altas. A forma requintada do cristal de gelo é uma consequência automática da forma e distribuição de carga (“características de design”) das moléculas de água. (A propósito, a formação de cristais de gelo é impulsionada pela diminuição do potencial eletrostático, uma ilustração - não uma contradição - da famosa segunda lei da termodinâmica.)

A “complexidade especificada” em uma sequência de DNA não é nada como a “simplicidade ordenada” ou padrão de repetição no cristal de gelo. A quebra de um grande cristal de gelo produz pequenos cristais de gelo, cada um com estruturas e propriedades como o original. Quebrar uma cadeia de DNA produz fragmentos que são diferentes em estrutura e perdem totalmente sua função. Uma criança em casa pode fazer cristais de gelo; é preciso uma equipe de químicos, usando equipamentos caros, para produzir uma sequência específica de DNA a partir do zero.

o complexidade especificada em uma sequência de genes de DNA tem muito alto conteúdo de informação. Os cientistas sabem duas coisas sobre informação. Primeiro, a informação é independente do material que a contém. A frase “In God We Trust” pode ser escrita a caneta ou lápis, digitada no papel ou na tela do computador, bordada em renda, gravada em pedra, impressa em moedas americanas, etc. A mensagem é a mesma em qualquer caso, e obviamente não é produzido pelo material que o transporta.Em outras palavras, as mensagens informativas - incluindo mensagens genéticas - têm o tipo “exerente” de design, refletindo plano, propósito e atos especiais de criação. Assim, o o significado de uma mensagem está com seu Criador, não com seu portador.

Em segundo lugar, as informações vêm apenas de informações pré-existentes. Muito mais informações sobre informações podem ser encontradas no livro Marco 9, do teórico da informação respeitado internacionalmente, Werner Gitt, No começo era informação. Biblicamente, esse conceito é expresso como “No princípio, Deus. . . ” (Gênesis 1: 1) e como “No princípio era o Verbo” (João 1: 1). A palavra “Palavra”, identificada como Jesus Cristo em João 1:14, é a palavra grega “Logos. ” Logos é uma palavra grandiosa em grego, conotando plano divino, razão de ser, etc., e significa “estudo de” como o sufixo “ologia” anexado às várias disciplinas acadêmicas. Uau! Nosso DNA nos liga de volta à fonte final de significado e propósito para todo o universo!

A criação, portanto, fica entre os extremos clássicos do mecanicismo e do vitalismo. Os mecanicistas, incluindo os evolucionistas, acreditam que tanto o Operação e origem das coisas vivas são o resultado das leis da química que refletem as propriedades inerentes da matéria. Os vitalistas acreditam que tanto a operação quanto a origem dos sistemas vivos dependem de forças misteriosas que estão além da descrição científica. De acordo com a criação, os seres vivos, incluindo seus códigos de DNA, operar de maneiras compreensíveis que podem ser descritas em termos de leis científicas, mas tais observações incluem propriedades de organização que logicamente implicam em uma origem de vida criada.

Nesse sentido, a Bíblia provou estar, como sempre, muito à frente de seu tempo. Em 1800, a maioria dos cientistas e filósofos acreditava que os seres vivos eram feitos de algo fundamentalmente diferente dos não vivos. Gênesis 1–2 nos diz que os seres vivos, inclusive os seres humanos, eram feitos apenas de “pó da terra”. Na verdade, os cientistas agora reconhecem que as células vivas são compostas de apenas alguns elementos simples. Não é o material ("pó") de que somos feitos que nos torna especiais, é o caminho nós somos colocados juntos. Não é o metal e o vidro que fazem um avião voar, nem a tinta e o papel que escrevem um romance. Da mesma forma, não é a "poeira" que faz a vida, mas a forma como ela é construída com design criativo e organização. Quando essa organização é perdida, retornamos ao “pó”, os elementos simples de que somos feitos, assim como outros objetos criados se dividem em suas partes mais simples quando deixados para a devastação do tempo, do acaso e da química.

O criacionista, então, reconhece a ordem que o vitalista não vê, mas ele não se limita apenas àqueles tipos de ordem que resultam do tempo, do acaso e das propriedades da matéria, como o evolucionista faz. A criação introduz níveis de ordem e organização que enriquecem muito a gama de hipóteses exploráveis ​​e transformam o estudo da vida em um o deleite do cientista. A ciência requer uma ordem na natureza. Uma das verdadeiras emoções de minha mudança da evolução para a criação foi perceber que existem muitos mais níveis de ordem do que eu havia imaginado e que a ordem na natureza, e uma mente em sintonia com ela, foram garantidos pelo próprio Deus. Não é de se admirar que a fé bíblica explícita deu o sucesso inicial aos pais fundadores da ciência experimental moderna (alguns séculos antes que a evolução viesse para mudar a base para o tempo e o acaso).

Se a evidência para a criação da vida é tão clara quanto eu digo, então outros cientistas, mesmo aqueles que são evolucionistas, deveriam ver isso - e eles vêem.

Certa vez, levei meus alunos para ouvir Francis Crick, que compartilhou o Prêmio Nobel pela descoberta da estrutura do DNA. Depois de explicar por que a vida não poderia e não evoluiu na Terra, ele defendeu a “panspermia dirigida”, sua crença de que a vida alcançou a Terra em um foguete disparado por vida inteligente em algum outro planeta. Crick admitiu que sua visão apenas moveu a questão da evolução da criação de volta para outro tempo e lugar, mas ele argumentou que condições diferentes (o que ele fez não especificar) pode ter dado à vida uma chance de evoluir que ela não teve na terra.

Os criacionistas estão satisfeitos que Crick reconheceu as mesmas falhas fatais na evolução química que eles citaram por anos, mas os criacionistas também apontam que as diferenças entre "química química" e "química biológica" estão ligadas à natureza fundamental da matéria e energia e se aplicaria em outros planetas, bem como na terra.11

Essa opinião parece ser compartilhada em parte pelo famoso astrônomo Sir Fred Hoyle, 12 que fez a notícia sob o título: “Lá deve seja um Deus. ” Hoyle e seu colega, Chandra Wickramasinghe, chegaram independentemente a essa conclusão depois que suas análises matemáticas mostraram que acreditar que a vida poderia resultar do tempo, do acaso e das propriedades da matéria era como acreditar que “um tornado varrendo um ferro-velho poderia montar um Boeing 747 de os materiais nele contidos. ”

Tirando a inferência lógica de nosso conhecimento científico, ambos os cientistas concluíram que "torna-se sensato pensar que as propriedades favoráveis ​​da física das quais a vida depende são em todos os aspectos deliberar" (ênfase de Hoyle). Ambos ficaram surpresos com os resultados. Hoyle se autodenominou agnóstico e, no mesmo artigo, Wickramasinghe disse que ele era um budista ateu que "sofreu uma forte lavagem cerebral para acreditar que a ciência não pode ser consistente com qualquer tipo de criação deliberada".

Meu propósito ao citar esses cientistas (e outros mais tarde) não é, é claro, sugerir que eles são criacionistas que endossariam todas as minhas opiniões.13 Em vez disso, é simplesmente mostrar que os especialistas na área, mesmo quando eles não têm preferência pelo pensamento criacionista, pelo menos concorda com os criacionistas sobre os fatos, e quando pessoas com pontos de vista diferentes concordam, podemos ter certeza de quais são os fatos. Também quero mostrar que os cientistas que não são criacionistas são capazes de ver que a criação é um conceito científico legítimo, cujos méritos merecem ser comparados com os da evolução.

Diante disso, gostaria de chamar sua atenção para um livro fascinante e revolucionário, Evolução: uma teoria em crise, por um proeminente biólogo molecular, Dr. Michael Denton.14 Em um programa de televisão que fizemos juntos, e em nossas extensas conversas pessoais, o Dr. Denton se descreve como uma criança da era secular que deseja explicações naturalísticas quando pode encontrá-las. Quando se trata da origem da vida, o Dr. Denton explica com autoridade e clareza absoluta que os evolucionistas não estão nem perto de um naturalista explicação no momento. Depois de comparar os programas genéticos em seres vivos a uma biblioteca de mil volumes que codificam um bilhão de bits de informação e todos os algoritmos matematicamente complexos para coordená-los, o Dr. Denton se refere ao cenário de evolução química como "simplesmente um problema para a razão", ou seja, , um insulto à inteligência! (p. 351).

Ele afirma aberta e francamente que a tese de seu livro é “anti-evolucionária” (p. 353), mas me parece que ele está cautelosamente dando um passo ainda mais longe. O primeiro capítulo de seu livro é intitulado "Gênesis Rejeitado", e ele reagiria fortemente contra ser chamado de criacionista, mas em sua análise honesta da criação - controvérsia da evolução ao longo da história, Dr. Denton admite livremente que muitas das visões científicas dos primeiros criacionistas foram justificados por descobertas modernas na ciência.

Considere o argumento clássico de William Paley de que o design em coisas vivas implica um Designer tão claramente quanto o design de um relógio implica em um relojoeiro. No O Relojoeiro Cego, 15 discutido mais tarde, Richard Dawkins argumenta - incorretamente - que Paley estava errado. Denton afirma: “Paley não era apenas direito em afirmar uma analogia entre a vida e uma máquina, mas também notavelmente profético em supor que a engenhosidade tecnológica realizada nos sistemas vivos é muito superior a qualquer coisa já realizada pelo homem ”(ênfase adicionada). Em seguida, Denton resume seu pensamento sobre a origem da vida (p. 341) da seguinte forma:

A força quase irresistível da analogia minou completamente a suposição complacente, prevalente nos círculos biológicos durante a maior parte do século passado, de que a hipótese do design pode ser excluída com base no fato de que a noção é fundamentalmente metafísica a priori conceito e, portanto, cientificamente incorreto. Pelo contrário, a inferência para o design é puramente a posteriori indução baseada em uma aplicação implacavelmente consistente da lógica da analogia. A conclusão pode ter implicações religiosas, mas não depende de pressuposições religiosas (enfase adicionada).

Isso é uma grande admissão! Mesmo que ele negue qualquer inclinação para um conceito cristão de criação, este importante biólogo molecular vê claramente que um conceito científico de criação pode ser construído, assim como eu disse, usando as ferramentas comuns da ciência, lógica e observação. Na verdade, Denton sugere que os cientistas da criação mostraram mais respeito do que os evolucionistas pelas evidências empíricas e por uma aplicação “implacavelmente consistente” da lógica!

Também é verdade, como Denton conclui, que a criação pode ter implicações religiosas, mas a evolução também, e isso não deve impedir que avaliemos seus méritos científicos com base apenas na lógica e na observação.

Em um artigo curto, mas instigante, o físico britânico H.S. Lipson16 chegou à mesma conclusão. Primeiro, ele expressou seu interesse na origem da vida, então seu sentimento - totalmente à parte de qualquer preferência pela criação - de que, "Na verdade, a evolução tornou-se, em certo sentido, uma religião científica que quase todos os cientistas a aceitaram e muitos estão preparados para 'dobrar' seus observações para se adequar a ele. ”

Depois de se perguntar o quão bem a evolução resistiu aos testes científicos, Lipson continua: “Na minha opinião, a teoria [evolução] não se sustenta de forma alguma”. Em seguida, ele chega ao cerne da questão: "Se a matéria viva não é, então, causada pela interação de átomos, forças naturais e radiação [ou seja, tempo, acaso e química], como surgiu?" Depois de descartar uma espécie de evolução dirigida, Lipson conclui: “Acho, no entanto, que devemos ir além disso e admitir que a única explicação aceitável é criação" (ênfase dele).

Como Hoyle e Wickramasinghe, Lipson está um pouco surpreso e infeliz com sua própria conclusão. Ele escreve: "Eu sei que esta [criação] é um anátema para os físicos, como de fato é para mim." Mas seu senso de honestidade e integridade científica o obriga a concluir sua frase assim: “. . . mas não devemos rejeitar uma teoria da qual não gostamos se a evidência experimental a apoiar. ”

A propósito, garanto que não tudo quem vê a evidência da criação fica infeliz com isso! Testemunhe o Dr. Dean Kenyon. O Dr. Kenyon é um biólogo molecular cuja área de interesse de pesquisa é especificamente a origem da vida. Seu livro sobre a origem da vida, Predestinação Bioquímica, abriu com elogios à evolução darwiniana, e ele ensinou evolução na San Francisco State University por muitos anos.

Alguns alunos da classe do Dr. Kenyon uma vez pediram-lhe para ler um livro do Dr. Duane Gish sobre ciência da criação. Ele não queria, mas graças à sua persistência educada (1 Ped. 3:15), ele resolveu ler e refutar, mas, como eu o ouvi contar, ele leu e não poderia refute-o. Em vez disso, o Dr. Kenyon se interessou pela ciência da criação e começou uma longa reavaliação das evidências científicas, que finalmente o levou ao feliz conclusão de que a vida, incluindo a dele, está aqui como resultado da criação, o plano deliberado e o propósito de um Deus Criador pessoal! 17


Conteúdo

O DNA geralmente não existe como uma única fita, mas, em vez disso, como um par de fitas firmemente mantidas juntas. [9] [12] Esses dois fios longos enrolam-se em torno um do outro, na forma de uma dupla hélice. O nucleotídeo contém um segmento da estrutura da molécula (que mantém a cadeia unida) e uma nucleobase (que interage com a outra fita de DNA na hélice). Uma nucleobase ligada a um açúcar é chamada de nucleosídeo, e uma base ligada a um açúcar e a um ou mais grupos fosfato é chamada de nucleotídeo. Um biopolímero que compreende vários nucleotídeos ligados (como no DNA) é chamado de polinucleotídeo. [13]

A espinha dorsal da fita de DNA é feita de grupos alternados de fosfato e açúcar. [14] O açúcar no DNA é 2-desoxirribose, que é um açúcar pentose (cinco carbonos). Os açúcares são unidos por grupos fosfato que formam ligações fosfodiéster entre o terceiro e o quinto átomos de carbono dos anéis de açúcar adjacentes. Estes são conhecidos como carbonos da extremidade 3 '(três extremidades principais) e da extremidade 5' (cinco extremidades principais), o símbolo principal sendo usado para distinguir esses átomos de carbono daqueles da base para a qual a desoxirribose forma uma ligação glicosídica . Portanto, qualquer fita de DNA normalmente tem uma extremidade na qual há um grupo fosfato ligado ao carbono 5 'de uma ribose (o fosforil 5') e outra extremidade na qual há um grupo hidroxila livre ligado ao carbono 3 'de um ribose (o 3 'hidroxil). A orientação dos carbonos 3 ′ e 5 ′ ao longo da estrutura açúcar-fosfato confere direcionalidade (às vezes chamada de polaridade) a cada fita de DNA. Em uma dupla hélice de ácido nucleico, a direção dos nucleotídeos em uma fita é oposta à sua direção na outra fita: as fitas são antiparalelas. Diz-se que as extremidades assimétricas das fitas de DNA têm uma direcionalidade de cinco extremidades primárias (5 ') e três extremidades primárias (3'), com a extremidade 5 'tendo um grupo fosfato terminal e a extremidade 3' um grupo hidroxila terminal. Uma das principais diferenças entre o DNA e o RNA é o açúcar, com a 2-desoxirribose do DNA sendo substituída pela pentose alternativa do açúcar ribose no RNA. [12]

Classificação de nucleobases

Bases não canônicas

Bases modificadas ocorrem no DNA. O primeiro deles reconhecido foi a 5-metilcitosina, que foi encontrada no genoma de Mycobacterium tuberculosis em 1925. [20] A razão para a presença dessas bases não canônicas em vírus bacterianos (bacteriófagos) é evitar as enzimas de restrição presentes nas bactérias. Este sistema enzimático atua, pelo menos em parte, como um sistema imunológico molecular, protegendo as bactérias da infecção por vírus. [21] As modificações das bases citosina e adenina, as bases de DNA mais comuns e modificadas, desempenham papéis vitais no controle epigenético da expressão gênica em plantas e animais. [22]

Lista de bases não canônicas encontradas no DNA

Várias bases não canônicas são conhecidas por ocorrerem no DNA. [23] A maioria delas são modificações das bases canônicas mais uracila.

  • Modificado Adenosina
    • N6-carbamoil-metiladenina
    • N6-metadenina
    • 7-deazaguanina
    • 7-metilguanina
    • N4-Metilcitosina
    • 5-carboxilcitosina
    • 5-Formilcitosina
    • 5-Glicosilhidroximetilcitosina
    • 5-hidroxicitosina
    • 5-metilcitosina
    • α-Glutamitimidina
    • α-Putresciniltimina
    • Base J
    • Uracil
    • 5-Diidroxipentauracil
    • 5-hidroximetildeoxiuracil
    • Desoxiarchaeosina
    • 2,6-Diaminopurina (2-Aminoadenina)

    Grooves

    As fitas helicoidais gêmeas formam a espinha dorsal do DNA. Outra dupla hélice pode ser encontrada traçando os espaços, ou ranhuras, entre os fios. Esses vazios são adjacentes aos pares de bases e podem fornecer um local de ligação. Como os fios não estão localizados simetricamente uns em relação aos outros, as ranhuras têm tamanhos desiguais. Um sulco, o sulco principal, tem 22 ångströms (2,2 nm) de largura e o outro, o sulco menor, tem 12 Å (1,2 nm) de largura. [24] A largura da ranhura principal significa que as bordas das bases são mais acessíveis na ranhura principal do que na ranhura menor. Como resultado, proteínas como os fatores de transcrição que podem se ligar a sequências específicas no DNA de fita dupla geralmente fazem contato com as laterais das bases expostas no sulco principal. [25] Esta situação varia nas conformações incomuns de DNA dentro da célula (Veja abaixo), mas as ranhuras principais e secundárias são sempre nomeadas para refletir as diferenças de tamanho que seriam vistas se o DNA fosse torcido de volta à forma B comum.

    Emparelhamento de base

    SsDNA vs. dsDNA

    No laboratório, a força dessa interação pode ser medida encontrando a temperatura necessária para quebrar metade das ligações de hidrogênio, sua temperatura de fusão (também chamada de Tm valor). Quando todos os pares de bases em uma dupla hélice de DNA se fundem, as fitas se separam e existem em solução como duas moléculas inteiramente independentes. Essas moléculas de DNA de fita simples não têm uma forma comum única, mas algumas conformações são mais estáveis ​​do que outras. [30]

    Sentido e antisense

    Uma sequência de DNA é chamada de sequência de "sentido" se for a mesma de uma cópia de RNA mensageiro que é traduzida em proteína. [31] A sequência na fita oposta é chamada de sequência "antisense". Ambas as sequências com sentido e anti-sentido podem existir em diferentes partes da mesma fita de DNA (ou seja, ambas as fitas podem conter sequências com sentido e anti-sentido). Tanto em procariotos quanto em eucariotos, sequências de RNA antisense são produzidas, mas as funções desses RNAs não são totalmente claras. [32] Uma proposta é que os RNAs antisense estão envolvidos na regulação da expressão gênica por meio do par de bases RNA-RNA. [33]

    Algumas sequências de DNA em procariotos e eucariotos, e mais em plasmídeos e vírus, confundem a distinção entre as fitas sense e antisense por terem genes sobrepostos. [34] Nesses casos, algumas sequências de DNA têm dupla função, codificando uma proteína quando lida ao longo de uma fita e uma segunda proteína quando lida na direção oposta ao longo da outra fita. Em bactérias, essa sobreposição pode estar envolvida na regulação da transcrição do gene, [35] enquanto nos vírus, os genes sobrepostos aumentam a quantidade de informação que pode ser codificada dentro do pequeno genoma viral. [36]

    Superenrolamento

    O DNA pode ser torcido como uma corda em um processo chamado superenrolamento de DNA. Com o DNA em seu estado "relaxado", uma fita geralmente circula o eixo da dupla hélice uma vez a cada 10,4 pares de bases, mas se o DNA for torcido, as fitas se tornam mais apertadas ou mais frouxas. [37] Se o DNA for torcido na direção da hélice, isso é superenrolamento positivo e as bases são mantidas mais firmemente juntas. Se eles forem torcidos na direção oposta, isso é superenrolamento negativo e as bases se separam mais facilmente. Na natureza, a maior parte do DNA tem superenrolamento negativo leve que é introduzido por enzimas chamadas topoisomerases. [38] Essas enzimas também são necessárias para aliviar o estresse de torção introduzido nas fitas de DNA durante processos como a transcrição e a replicação do DNA. [39]

    Estruturas alternativas de DNA

    O DNA existe em muitas conformações possíveis que incluem as formas A-DNA, B-DNA e Z-DNA, embora apenas B-DNA e Z-DNA tenham sido observados diretamente em organismos funcionais. [14] A conformação que o DNA adota depende do nível de hidratação, da sequência do DNA, da quantidade e direção do superenrolamento, das modificações químicas das bases, do tipo e concentração dos íons metálicos e da presença de poliaminas em solução. [40]

    Os primeiros relatórios publicados de padrões de difração de raios X A-DNA - e também B-DNA - usaram análises baseadas em transformações de Patterson que forneceram apenas uma quantidade limitada de informações estruturais para fibras orientadas de DNA. [41] [42] Uma análise alternativa foi então proposta por Wilkins et al., em 1953, para o na Vivo Padrões de difusão de difração de raios X de B-DNA de fibras de DNA altamente hidratadas em termos de quadrados de funções de Bessel. [43] No mesmo jornal, James Watson e Francis Crick apresentaram sua análise de modelagem molecular dos padrões de difração de raios-X do DNA para sugerir que a estrutura era uma dupla hélice. [9]

    Apesar de Forma B-DNA é mais comum nas condições encontradas nas células, [44] não é uma conformação bem definida, mas uma família de conformações de DNA relacionadas [45] que ocorrem em altos níveis de hidratação presentes nas células. Seus padrões de difração e espalhamento de raios-X correspondentes são característicos de paracristais moleculares com um grau significativo de desordem. [46] [47]

    Comparado ao B-DNA, a forma A-DNA é uma espiral mais larga para a direita, com um sulco menor largo e raso e um sulco principal mais estreito e profundo. A forma A ocorre em condições não fisiológicas em amostras parcialmente desidratadas de DNA, enquanto na célula pode ser produzida em pares híbridos de fitas de DNA e RNA e em complexos enzima-DNA. [48] ​​[49] Os segmentos de DNA onde as bases foram quimicamente modificadas por metilação podem sofrer uma mudança maior na conformação e adotar a forma Z. Aqui, os fios giram em torno do eixo helicoidal em uma espiral canhota, o oposto da forma B mais comum. [50] Essas estruturas incomuns podem ser reconhecidas por proteínas de ligação Z-DNA específicas e podem estar envolvidas na regulação da transcrição. [51]

    Química alternativa do DNA

    Por muitos anos, exobiologistas propuseram a existência de uma biosfera de sombra, uma biosfera microbiana postulada da Terra que usa processos bioquímicos e moleculares radicalmente diferentes da vida atualmente conhecida. Uma das propostas era a existência de formas de vida que usassem arsênio em vez de fósforo no DNA. Um relatório em 2010 sobre a possibilidade da bactéria GFAJ-1 foi anunciado, [52] [53] embora a pesquisa tenha sido contestada, [53] [54] e as evidências sugerem que a bactéria previne ativamente a incorporação de arsênio na estrutura do DNA e outras biomoléculas. [55]

    Estruturas quádruplas

    Nas extremidades dos cromossomos lineares estão regiões especializadas de DNA chamadas telômeros. A principal função dessas regiões é permitir que a célula replique as extremidades dos cromossomos usando a enzima telomerase, pois as enzimas que normalmente replicam o DNA não podem copiar as extremidades 3 'dos ​​cromossomos. [56] Essas capas cromossômicas especializadas também ajudam a proteger as extremidades do DNA e impedem que os sistemas de reparo do DNA na célula as tratem como danos a serem corrigidos. [57] Em células humanas, os telômeros são geralmente comprimentos de DNA de fita simples contendo vários milhares de repetições de uma sequência TTAGGG simples. [58]

    Essas sequências ricas em guanina podem estabilizar as extremidades dos cromossomos, formando estruturas de conjuntos empilhados de unidades de quatro bases, em vez dos pares de bases usuais encontrados em outras moléculas de DNA. Aqui, quatro bases de guanina, conhecidas como tétrade de guanina, formam uma placa plana. Essas unidades planas de quatro bases são empilhadas umas sobre as outras para formar uma estrutura G quádrupla estável. [60] Essas estruturas são estabilizadas por ligações de hidrogênio entre as bordas das bases e quelação de um íon metálico no centro de cada unidade de quatro bases. [61] Outras estruturas também podem ser formadas, com o conjunto central de quatro bases vindo de um único cordão dobrado em torno das bases, ou de vários cordões paralelos diferentes, cada um contribuindo com uma base para a estrutura central.

    Além dessas estruturas empilhadas, os telômeros também formam grandes estruturas de loop chamadas de loops de telômero ou T-loops. Aqui, o DNA de fita simples se enrola em um longo círculo estabilizado por proteínas de ligação aos telômeros. [62] Bem no final do T-loop, o DNA do telômero de fita simples é mantido em uma região de DNA de fita dupla pela fita do telômero, rompendo o DNA de dupla hélice e o par de bases a uma das duas fitas. Essa estrutura de fita tripla é chamada de loop de deslocamento ou D-loop. [60]

    DNA ramificado

    No DNA, o desgaste ocorre quando regiões não complementares existem no final de uma fita dupla complementar de DNA. No entanto, o DNA ramificado pode ocorrer se uma terceira fita de DNA for introduzida e contiver regiões adjacentes capazes de hibridizar com as regiões desgastadas da fita dupla pré-existente. Embora o exemplo mais simples de DNA ramificado envolva apenas três fitas de DNA, complexos envolvendo fitas adicionais e várias ramificações também são possíveis. [63] O DNA ramificado pode ser usado em nanotecnologia para construir formas geométricas, consulte a seção sobre usos em tecnologia abaixo.

    Bases artificiais

    Várias nucleobases artificiais foram sintetizadas e incorporadas com sucesso no análogo de DNA de oito bases denominado DNA de Hachimoji. Chamadas de S, B, P e Z, essas bases artificiais são capazes de se ligar umas às outras de maneira previsível (S – B e P – Z), manter a estrutura de dupla hélice do DNA e ser transcritas para RNA. Sua existência pode ser vista como uma indicação de que não há nada de especial nas quatro nucleobases naturais que evoluíram na Terra. [64] [65] Por outro lado, o DNA está intimamente relacionado ao RNA, que não apenas atua como um transcrito do DNA, mas também desempenha como máquinas moleculares muitas tarefas nas células. Para isso, ele deve ser dobrado em uma estrutura. Foi demonstrado que para permitir a criação de todas as estruturas possíveis, pelo menos quatro bases são necessárias para o RNA correspondente, [66] enquanto um número maior também é possível, mas isso seria contra o princípio natural de menor esforço.

    Modificações de base e embalagem de DNA

    A expressão dos genes é influenciada pela forma como o DNA é empacotado nos cromossomos, em uma estrutura chamada cromatina. Modificações de bases podem estar envolvidas no empacotamento, com regiões que têm baixa ou nenhuma expressão gênica, geralmente contendo altos níveis de metilação de bases de citosina. O empacotamento do DNA e sua influência na expressão gênica também podem ocorrer por modificações covalentes do núcleo da proteína histona em torno do qual o DNA é envolvido na estrutura da cromatina ou então por remodelação realizada por complexos de remodelação da cromatina (ver Remodelação da cromatina). Existe, além disso, um crosstalk entre a metilação do DNA e a modificação das histonas, de modo que elas podem afetar coordenadamente a cromatina e a expressão gênica. [67]

    Por exemplo, a metilação da citosina produz 5-metilcitosina, que é importante para a inativação X dos cromossomos. [68] O nível médio de metilação varia entre os organismos - o verme Caenorhabditis elegans carece de metilação da citosina, enquanto os vertebrados apresentam níveis mais elevados, com até 1% de seu DNA contendo 5-metilcitosina. [69] Apesar da importância da 5-metilcitosina, ela pode desaminar para deixar uma base de timina, portanto, as citosinas metiladas são particularmente propensas a mutações. [70] Outras modificações de base incluem metilação de adenina em bactérias, a presença de 5-hidroximetilcitosina no cérebro, [71] e a glicosilação de uracila para produzir a "base J" em cinetoplastídeos. [72] [73]

    Dano

    O DNA pode ser danificado por muitos tipos de mutagênicos, que alteram a sequência do DNA. Os mutagênicos incluem agentes oxidantes, agentes alquilantes e também radiação eletromagnética de alta energia, como luz ultravioleta e raios-X. O tipo de dano ao DNA produzido depende do tipo de mutagênico. Por exemplo, a luz ultravioleta pode danificar o DNA ao produzir dímeros de timina, que são ligações cruzadas entre bases de pirimidina. [75] Por outro lado, oxidantes como radicais livres ou peróxido de hidrogênio produzem várias formas de danos, incluindo modificações de base, particularmente de guanosina, e quebras de fita dupla. [76] Uma célula humana típica contém cerca de 150.000 bases que sofreram danos oxidativos. [77] Dessas lesões oxidativas, as mais perigosas são as quebras de fita dupla, pois são difíceis de reparar e podem produzir mutações pontuais, inserções, deleções da sequência de DNA e translocações cromossômicas. [78] Essas mutações podem causar câncer. Devido aos limites inerentes aos mecanismos de reparo do DNA, se os humanos vivessem o suficiente, todos desenvolveriam câncer. [79] [80] Danos ao DNA que ocorrem naturalmente, devido a processos celulares normais que produzem espécies reativas de oxigênio, as atividades hidrolíticas da água celular, etc., também ocorrem com frequência. Embora a maioria desses danos seja reparada, em qualquer célula alguns danos ao DNA podem permanecer, apesar da ação dos processos de reparo. Esses danos ao DNA remanescentes se acumulam com a idade em tecidos pós-mitóticos de mamíferos. Esse acúmulo parece ser uma importante causa subjacente do envelhecimento. [81] [82] [83]

    Muitos mutagênicos se encaixam no espaço entre dois pares de bases adjacentes, isso é chamado intercalação. A maioria dos intercaladores são aromáticos e exemplos de moléculas planas incluem brometo de etídio, acridinas, daunomicina e doxorrubicina. Para que um intercalador se encaixe entre os pares de bases, as bases devem se separar, distorcendo as fitas de DNA ao se desenrolar da dupla hélice. Isso inibe a transcrição e a replicação do DNA, causando toxicidade e mutações. [84] Como resultado, os intercaladores de DNA podem ser carcinógenos e, no caso da talidomida, um teratógeno. [85] Outros, como benzo [uma] pireno diol epóxido e aflatoxina formam adutos de DNA que induzem erros na replicação. [86] No entanto, devido à sua capacidade de inibir a transcrição e replicação do DNA, outras toxinas semelhantes também são usadas na quimioterapia para inibir as células cancerosas de crescimento rápido. [87]

    O DNA geralmente ocorre como cromossomos lineares em eucariotos e cromossomos circulares em procariotos. O conjunto de cromossomos em uma célula constitui seu genoma; o genoma humano possui aproximadamente 3 bilhões de pares de bases de DNA dispostos em 46 cromossomos. [88] A informação transportada pelo DNA é mantida na sequência de pedaços de DNA chamados genes. A transmissão de informações genéticas em genes é obtida por meio de emparelhamento de bases complementares. Por exemplo, na transcrição, quando uma célula usa a informação de um gene, a sequência de DNA é copiada em uma sequência de RNA complementar por meio da atração entre o DNA e os nucleotídeos de RNA corretos. Normalmente, essa cópia de RNA é então usada para fazer uma sequência de proteína correspondente em um processo chamado tradução, que depende da mesma interação entre os nucleotídeos do RNA. De forma alternativa, uma célula pode simplesmente copiar sua informação genética em um processo chamado replicação de DNA. Os detalhes dessas funções são abordados em outros artigos aqui o foco está nas interações entre o DNA e outras moléculas que medeiam a função do genoma.

    Genes e genomas

    O DNA genômico é compactado de maneira compacta e ordenada no processo denominado condensação de DNA, para se ajustar aos pequenos volumes disponíveis da célula. Nos eucariotos, o DNA está localizado no núcleo da célula, com pequenas quantidades nas mitocôndrias e cloroplastos. Em procariotos, o DNA é mantido dentro de um corpo de forma irregular no citoplasma chamado nucleóide. [89] A informação genética em um genoma é mantida dentro dos genes, e o conjunto completo dessas informações em um organismo é chamado de genótipo. Um gene é uma unidade de hereditariedade e é uma região do DNA que influencia uma característica particular de um organismo. Os genes contêm uma grelha de leitura aberta que pode ser transcrita e sequências reguladoras, como promotores e potenciadores, que controlam a transcrição da grelha de leitura aberta.

    Em muitas espécies, apenas uma pequena fração da sequência total do genoma codifica a proteína. Por exemplo, apenas cerca de 1,5% do genoma humano consiste em exões codificadores de proteínas, com mais de 50% do DNA humano consistindo em sequências repetitivas não codificantes. [90] As razões para a presença de tanto DNA não codificador em genomas eucarióticos e as extraordinárias diferenças no tamanho do genoma, ou Valor C, entre as espécies, representam um quebra-cabeça de longa data conhecido como o "enigma do valor C". [91] No entanto, algumas sequências de DNA que não codificam proteínas ainda podem codificar moléculas de RNA não codificantes funcionais, que estão envolvidas na regulação da expressão gênica. [92]

    Algumas sequências de DNA não codificantes desempenham papéis estruturais nos cromossomos. Telômeros e centrômeros normalmente contêm poucos genes, mas são importantes para a função e estabilidade dos cromossomos. [57] [94] Uma forma abundante de DNA não codificador em humanos são os pseudogenes, que são cópias de genes que foram desativados por mutação. [95] Essas sequências geralmente são apenas fósseis moleculares, embora possam ocasionalmente servir como material genético bruto para a criação de novos genes por meio do processo de duplicação e divergência de genes. [96]

    Transcrição e tradução

    Um gene é uma sequência de DNA que contém informações genéticas e pode influenciar o fenótipo de um organismo. Dentro de um gene, a sequência de bases ao longo de uma fita de DNA define uma sequência de RNA mensageiro, que então define uma ou mais sequências de proteínas. A relação entre as sequências de nucleotídeos dos genes e as sequências de aminoácidos das proteínas é determinada pelas regras de tradução, conhecidas coletivamente como código genético. O código genético consiste em 'palavras' de três letras chamadas códons formado a partir de uma sequência de três nucleotídeos (por exemplo, ACT, CAG, TTT).

    Na transcrição, os códons de um gene são copiados para o RNA mensageiro pela RNA polimerase. Esta cópia de RNA é então decodificada por um ribossomo que lê a sequência de RNA emparelhando o RNA mensageiro para transferir o RNA, que carrega aminoácidos. Uma vez que existem 4 bases em combinações de 3 letras, existem 64 códons possíveis (4 3 combinações). Estes codificam os vinte aminoácidos padrão, dando à maioria dos aminoácidos mais de um códon possível. Existem também três códons 'stop' ou 'nonsense' que significam o fim da região de codificação; estes são os códons TAA, TGA e TAG.

    Replicação

    A divisão celular é essencial para o crescimento de um organismo, mas, quando uma célula se divide, ela deve replicar o DNA de seu genoma para que as duas células filhas tenham a mesma informação genética de sua mãe. A estrutura de fita dupla do DNA fornece um mecanismo simples para a replicação do DNA. Aqui, as duas fitas são separadas e, em seguida, a sequência de DNA complementar de cada fita é recriada por uma enzima chamada DNA polimerase. Esta enzima cria a fita complementar ao encontrar a base correta por meio do emparelhamento de bases complementares e ligando-a à fita original. Como as DNA polimerases só podem estender uma fita de DNA na direção 5 'a 3', diferentes mecanismos são usados ​​para copiar as fitas antiparalelas da dupla hélice. [97] Desta forma, a base na fita antiga dita qual base aparecerá na nova fita, e a célula termina com uma cópia perfeita de seu DNA.

    Ácidos nucleicos extracelulares

    O DNA extracelular nu (eDNA), a maior parte dele liberado pela morte celular, é quase onipresente no meio ambiente. Sua concentração no solo pode ser tão alta quanto 2 μg / L, e sua concentração em ambientes aquáticos naturais pode ser tão alta quanto 88 μg / L. [98] Várias funções possíveis foram propostas para o eDNA: ele pode estar envolvido na transferência horizontal de genes [99], pode fornecer nutrientes [100] e pode atuar como um tampão para recrutar ou titular íons ou antibióticos. [101] O DNA extracelular atua como um componente funcional da matriz extracelular nos biofilmes de várias espécies bacterianas. Pode atuar como um fator de reconhecimento para regular a fixação e a dispersão de tipos específicos de células no biofilme [102], pode contribuir para a formação de biofilme [103] e pode contribuir para a força física do biofilme e resistência ao estresse biológico. [104]

    O DNA fetal livre de células é encontrado no sangue da mãe e pode ser sequenciado para determinar uma grande quantidade de informações sobre o desenvolvimento do feto. [105]

    Sob o nome de DNA ambiental, o eDNA tem visto um uso crescente nas ciências naturais como uma ferramenta de pesquisa para a ecologia, monitorando os movimentos e a presença de espécies na água, no ar ou na terra e avaliando a biodiversidade de uma área. [106] [107]

    Todas as funções do DNA dependem de interações com proteínas. Essas interações de proteínas podem ser inespecíficas ou a proteína pode se ligar especificamente a uma única sequência de DNA. As enzimas também podem se ligar ao DNA e, destas, as polimerases que copiam a sequência de bases do DNA na transcrição e replicação do DNA são particularmente importantes.

    Proteínas de ligação a DNA

    As proteínas estruturais que se ligam ao DNA são exemplos bem conhecidos de interações DNA-proteína não específicas. Dentro dos cromossomos, o DNA é mantido em complexos com proteínas estruturais. Essas proteínas organizam o DNA em uma estrutura compacta chamada cromatina. Em eucariotos, essa estrutura envolve a ligação do DNA a um complexo de pequenas proteínas básicas chamadas histonas, enquanto em procariotos vários tipos de proteínas estão envolvidos. [108] [109] As histonas formam um complexo em forma de disco chamado nucleossomo, que contém duas voltas completas de DNA de fita dupla ao redor de sua superfície. Essas interações inespecíficas são formadas por meio de resíduos básicos nas histonas, formando ligações iônicas ao esqueleto ácido-fosfato do DNA e, portanto, são amplamente independentes da sequência de bases. [110] As modificações químicas desses resíduos de aminoácidos básicos incluem metilação, fosforilação e acetilação. [111] Essas mudanças químicas alteram a força da interação entre o DNA e as histonas, tornando o DNA mais ou menos acessível aos fatores de transcrição e mudando a taxa de transcrição. [112] Outras proteínas de ligação ao DNA não específicas na cromatina incluem as proteínas do grupo de alta mobilidade, que se ligam ao DNA dobrado ou distorcido. [113] Essas proteínas são importantes para dobrar arranjos de nucleossomos e organizá-los nas estruturas maiores que compõem os cromossomos. [114]

    Um grupo distinto de proteínas de ligação ao DNA são as proteínas de ligação ao DNA que se ligam especificamente ao DNA de fita simples. Em humanos, a proteína de replicação A é o membro desta família mais bem compreendido e é usada em processos onde a dupla hélice é separada, incluindo replicação de DNA, recombinação e reparo de DNA. [115] Essas proteínas de ligação parecem estabilizar o DNA de fita simples e protegê-lo da formação de laços de haste ou de sua degradação por nucleases.

    Em contraste, outras proteínas evoluíram para se ligarem a determinadas sequências de DNA. O mais intensamente estudado deles são os vários fatores de transcrição, que são proteínas que regulam a transcrição. Cada fator de transcrição se liga a um determinado conjunto de sequências de DNA e ativa ou inibe a transcrição de genes que possuem essas sequências próximas de seus promotores. Os fatores de transcrição fazem isso de duas maneiras. Em primeiro lugar, eles podem ligar a RNA polimerase responsável pela transcrição, diretamente ou através de outras proteínas mediadoras, isso localiza a polimerase no promotor e permite que ela comece a transcrição. [117] Alternativamente, os fatores de transcrição podem ligar enzimas que modificam as histonas no promotor. Isso muda a acessibilidade do modelo de DNA à polimerase. [118]

    Como esses alvos de DNA podem ocorrer em todo o genoma de um organismo, as mudanças na atividade de um tipo de fator de transcrição podem afetar milhares de genes. [119] Consequentemente, essas proteínas são frequentemente os alvos dos processos de transdução de sinal que controlam as respostas às mudanças ambientais ou diferenciação e desenvolvimento celular. A especificidade das interações desses fatores de transcrição com o DNA vem das proteínas que fazem contatos múltiplos com as bordas das bases do DNA, permitindo-lhes "ler" a sequência do DNA. A maioria dessas interações de base são feitas no sulco principal, onde as bases são mais acessíveis. [25]

    Enzimas modificadoras de DNA

    Nucleases e ligases

    As nucleases são enzimas que cortam as fitas de DNA catalisando a hidrólise das ligações fosfodiéster. As nucleases que hidrolisam os nucleotídeos das extremidades das fitas de DNA são chamadas de exonucleases, enquanto as endonucleases cortam dentro das fitas. As nucleases mais utilizadas em biologia molecular são as endonucleases de restrição, que cortam o DNA em sequências específicas. Por exemplo, a enzima EcoRV mostrada à esquerda reconhece a sequência de 6 bases 5'-GATATC-3 'e faz um corte na linha horizontal. Na natureza, essas enzimas protegem as bactérias contra a infecção por fago, digerindo o DNA do fago quando ele entra na célula bacteriana, agindo como parte do sistema de modificação de restrição. [121] Em tecnologia, essas nucleases específicas de sequência são usadas em clonagem molecular e impressão digital de DNA.

    Enzimas chamadas DNA ligases podem voltar a se juntar a fitas de DNA cortadas ou quebradas. [122] As ligases são particularmente importantes na replicação do DNA da fita atrasada, pois unem os segmentos curtos de DNA produzidos na forquilha de replicação em uma cópia completa do molde do DNA. Eles também são usados ​​no reparo de DNA e recombinação genética. [122]

    Topoisomerases e helicases

    Topoisomerases são enzimas com atividade de nuclease e ligase. Essas proteínas alteram a quantidade de superenrolamento no DNA. Algumas dessas enzimas funcionam cortando a hélice do DNA e permitindo que uma seção gire, reduzindo assim o nível de superenrolamento da enzima e então sela a quebra do DNA. [38] Outros tipos dessas enzimas são capazes de cortar uma hélice de DNA e, em seguida, passar uma segunda fita de DNA por essa quebra, antes de se juntar novamente à hélice. [123] Topoisomerases são necessárias para muitos processos que envolvem DNA, como replicação e transcrição de DNA. [39]

    Helicases são proteínas que são um tipo de motor molecular. Eles usam a energia química dos trifosfatos de nucleosídeo, predominantemente trifosfato de adenosina (ATP), para quebrar as ligações de hidrogênio entre as bases e desenrolar a dupla hélice do DNA em fitas simples. [124] Essas enzimas são essenciais para a maioria dos processos em que as enzimas precisam acessar as bases do DNA.

    Polimerases

    As polimerases são enzimas que sintetizam cadeias polinucleotídicas a partir de trifosfatos de nucleosídeos. A sequência de seus produtos é criada com base nas cadeias polinucleotídicas existentes - que são chamadas modelos. Essas enzimas funcionam adicionando repetidamente um nucleotídeo ao grupo 3 'hidroxila no final da cadeia polinucleotídica em crescimento. Como conseqüência, todas as polimerases funcionam na direção de 5 ′ a 3 ′. [125] No sítio ativo dessas enzimas, os pares de bases trifosfato de nucleosídeo que chegam ao molde: isso permite que as polimerases sintetizem com precisão a fita complementar de seu molde. As polimerases são classificadas de acordo com o tipo de modelo que usam.

    Na replicação do DNA, as DNA polimerases dependentes de DNA fazem cópias das cadeias de polinucleotídeos do DNA. Para preservar as informações biológicas, é essencial que a sequência de bases em cada cópia seja precisamente complementar à sequência de bases na fita modelo. Muitas DNA polimerases têm atividade de revisão. Aqui, a polimerase reconhece os erros ocasionais na reação de síntese pela falta de pareamento de bases entre os nucleotídeos incompatíveis. Se uma incompatibilidade for detectada, uma atividade de exonuclease de 3 ′ a 5 ′ é ativada e a base incorreta removida. [126] Na maioria dos organismos, as DNA polimerases funcionam em um grande complexo denominado replissoma, que contém várias subunidades acessórias, como o grampo de DNA ou helicases. [127]

    DNA polimerases dependentes de RNA são uma classe especializada de polimerases que copiam a sequência de uma fita de RNA no DNA. Eles incluem a transcriptase reversa, que é uma enzima viral envolvida na infecção de células por retrovírus, e a telomerase, que é necessária para a replicação dos telômeros. [56] [128] Por exemplo, a transcriptase reversa do HIV é uma enzima para a replicação do vírus da AIDS. [128] A telomerase é uma polimerase incomum porque contém seu próprio modelo de RNA como parte de sua estrutura. Ele sintetiza telômeros nas extremidades dos cromossomos. Os telômeros evitam a fusão das extremidades dos cromossomos vizinhos e protegem as extremidades dos cromossomos contra danos. [57]

    A transcrição é realizada por uma RNA polimerase dependente de DNA que copia a sequência de uma fita de DNA em RNA. Para começar a transcrever um gene, a RNA polimerase se liga a uma sequência de DNA chamada promotor e separa as fitas de DNA. Em seguida, ele copia a sequência do gene em um transcrito de RNA mensageiro até atingir uma região do DNA chamada terminador, onde pára e se separa do DNA. Tal como acontece com as DNA polimerases dependentes de DNA humano, a RNA polimerase II, a enzima que transcreve a maioria dos genes no genoma humano, opera como parte de um grande complexo de proteínas com múltiplas subunidades regulatórias e acessórias. [129]

    Uma hélice de DNA geralmente não interage com outros segmentos de DNA e, nas células humanas, os diferentes cromossomos até ocupam áreas separadas no núcleo chamadas de "territórios cromossômicos". [131] Essa separação física de diferentes cromossomos é importante para a capacidade do DNA de funcionar como um repositório estável de informações, já que uma das poucas vezes que os cromossomos interagem é no cruzamento cromossômico que ocorre durante a reprodução sexual, quando ocorre a recombinação genética. O cruzamento cromossômico ocorre quando duas hélices de DNA se rompem, trocam uma seção e se unem novamente.

    A recombinação permite que os cromossomos troquem informações genéticas e produzam novas combinações de genes, o que aumenta a eficiência da seleção natural e pode ser importante na rápida evolução de novas proteínas. [132] A recombinação genética também pode estar envolvida no reparo do DNA, particularmente na resposta da célula a quebras de fita dupla. [133]

    A forma mais comum de cruzamento cromossômico é a recombinação homóloga, onde os dois cromossomos envolvidos compartilham sequências muito semelhantes. A recombinação não homóloga pode ser prejudicial às células, pois pode produzir translocações cromossômicas e anormalidades genéticas. A reação de recombinação é catalisada por enzimas conhecidas como recombinases, como RAD51. [134] A primeira etapa da recombinação é uma quebra de fita dupla causada por uma endonuclease ou por danos ao DNA. [135] Uma série de etapas catalisadas em parte pela recombinase leva à união das duas hélices por pelo menos uma junção de Holliday, na qual um segmento de uma única fita em cada hélice é anelado à fita complementar na outra hélice. A junção Holliday é uma estrutura de junção tetraédrica que pode ser movida ao longo do par de cromossomos, trocando uma fita por outra. A reação de recombinação é então interrompida pela clivagem da junção e religação do DNA liberado. [136] Apenas fitas de DNA de troca de polaridade semelhante durante a recombinação. Existem dois tipos de clivagem: clivagem leste-oeste e clivagem norte-sul. A clivagem norte-sul corta ambas as fitas de DNA, enquanto a clivagem leste-oeste tem uma fita de DNA intacta. A formação de uma junção de Holliday durante a recombinação possibilita a diversidade genética, a troca de genes nos cromossomos e a expressão de genomas virais de tipo selvagem.

    O DNA contém a informação genética que permite que todas as formas de vida funcionem, cresçam e se reproduzam. No entanto, não está claro por quanto tempo nos 4 bilhões de anos de história da vida o DNA desempenhou essa função, pois foi proposto que as primeiras formas de vida podem ter usado o RNA como seu material genético. [137] [138] O RNA pode ter atuado como a parte central do metabolismo celular inicial, pois pode transmitir informações genéticas e realizar a catálise como parte das ribozimas. [139] Este antigo mundo de RNA onde o ácido nucléico teria sido usado para catálise e genética pode ter influenciado a evolução do código genético atual baseado em quatro bases de nucleotídeo. Isso ocorreria, uma vez que o número de bases diferentes em tal organismo é uma troca entre um pequeno número de bases aumentando a precisão da replicação e um grande número de bases aumentando a eficiência catalítica das ribozimas. [140] No entanto, não há evidência direta de sistemas genéticos antigos, pois a recuperação do DNA da maioria dos fósseis é impossível porque o DNA sobrevive no ambiente por menos de um milhão de anos e lentamente se degrada em pequenos fragmentos em solução. [141] Foram feitas alegações para DNA mais antigo, mais notavelmente um relatório do isolamento de uma bactéria viável de um cristal de sal com 250 milhões de anos de idade, [142] mas essas alegações são controversas. [143] [144]

    Os blocos de construção de DNA (adenina, guanina e moléculas orgânicas relacionadas) podem ter sido formados extraterrestre no espaço sideral. [145] [146] [147] Compostos orgânicos complexos de DNA e RNA, incluindo uracila, citosina e timina, também foram formados em laboratório sob condições que imitam as encontradas no espaço sideral, usando produtos químicos iniciais, como a pirimidina, encontrados em meteoritos. A pirimidina, como os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), o produto químico mais rico em carbono encontrado no universo, pode ter sido formado em gigantes vermelhos ou em poeira cósmica interestelar e nuvens de gás. [148]

    Em fevereiro de 2021, os cientistas relataram, pela primeira vez, o sequenciamento de DNA de restos de animais, um mamute neste caso com mais de um milhão de anos, o DNA mais antigo sequenciado até hoje. [149] [150]

    Engenharia genética

    Métodos foram desenvolvidos para purificar DNA de organismos, como extração de fenol-clorofórmio, e para manipulá-lo em laboratório, como digestão de restrição e a reação em cadeia da polimerase. A biologia e a bioquímica modernas fazem uso intensivo dessas técnicas na tecnologia do DNA recombinante. O DNA recombinante é uma sequência de DNA feita pelo homem que foi montada a partir de outras sequências de DNA. Eles podem ser transformados em organismos na forma de plasmídeos ou no formato apropriado, usando um vetor viral. [151] Os organismos geneticamente modificados produzidos podem ser usados ​​para produzir produtos como proteínas recombinantes, usadas em pesquisas médicas, [152] ou ser cultivados na agricultura. [153] [154]

    Perfil de DNA

    Cientistas forenses podem usar DNA no sangue, sêmen, pele, saliva ou cabelo encontrado na cena do crime para identificar o DNA correspondente de um indivíduo, como o perpetrador. [155] Este processo é formalmente denominado de perfil de DNA, também denominado Impressão digital de DNA. No perfil de DNA, os comprimentos de seções variáveis ​​de DNA repetitivo, como repetições tandem curtas e minissatélites, são comparados entre pessoas. Este método é geralmente uma técnica extremamente confiável para identificar um DNA compatível. [156] No entanto, a identificação pode ser complicada se a cena estiver contaminada com DNA de várias pessoas. [157] O perfil de DNA foi desenvolvido em 1984 pelo geneticista britânico Sir Alec Jeffreys, [158] e usado pela primeira vez na ciência forense para condenar Colin Pitchfork no caso de assassinatos de Enderby em 1988. [159]

    O desenvolvimento da ciência forense e a capacidade de agora obter correspondência genética em amostras minúsculas de sangue, pele, saliva ou cabelo levou ao reexame de muitos casos. Agora podem ser descobertas evidências que eram cientificamente impossíveis no momento do exame original. Combinado com a remoção da lei de dupla penalidade em alguns lugares, isso pode permitir a reabertura de casos em que os julgamentos anteriores não produziram provas suficientes para convencer um júri. Pessoas acusadas de crimes graves podem ser obrigadas a fornecer uma amostra de DNA para fins de correspondência. A defesa mais óbvia para as correspondências de DNA obtidas forenses é alegar que ocorreu contaminação cruzada de evidências. Isso resultou em procedimentos meticulosos de tratamento rigoroso com novos casos de crimes graves.

    O perfil de DNA também é usado com sucesso para identificar positivamente vítimas de incidentes com vítimas em massa, [160] corpos ou partes de corpos em acidentes graves e vítimas individuais em túmulos de guerra em massa, por meio de correspondência com seus familiares.

    O perfil de DNA também é usado em testes de paternidade de DNA para determinar se alguém é o pai biológico ou avô de uma criança com a probabilidade de ascendência normalmente de 99,99% quando o suposto pai é biologicamente relacionado à criança. Métodos normais de sequenciamento de DNA acontecem após o nascimento, mas existem novos métodos para testar a paternidade enquanto a mãe ainda está grávida. [161]

    Enzimas de DNA ou DNA catalítico

    As desoxirribozimas, também chamadas de DNAzimas ou DNA catalítico, foram descobertas pela primeira vez em 1994. [162] Elas são principalmente sequências de DNA de fita simples isoladas de um grande pool de sequências de DNA aleatórias por meio de uma abordagem combinatória chamada de seleção in vitro ou evolução sistemática de ligantes por enriquecimento exponencial (SELEX). DNAzimas catalisam uma variedade de reações químicas, incluindo clivagem de RNA-DNA, ligação de RNA-DNA, aminoácidos fosforilação-desfosforilação, formação de ligação carbono-carbono, etc. DNAzimas podem aumentar a taxa catalítica de reações químicas em até 100.000.000.000 vezes sobre a reação não catalisada. [163] A classe mais extensamente estudada de DNAzimas são os tipos de clivagem de RNA que têm sido usados ​​para detectar diferentes íons metálicos e desenvolver agentes terapêuticos. Várias DNAzimas específicas de metal foram relatadas, incluindo GR-5 DNAzyme (específico de chumbo), [162] CA1-3 DNAzymes (cobre específico), [164] a 39E DNAzyme (uranil específico) e NaA43 DNAzyme ( específico de sódio). [165] O NaA43 DNAzyme, que é relatado como sendo mais de 10.000 vezes seletivo para sódio em relação a outros íons metálicos, foi usado para fazer um sensor de sódio em tempo real nas células.

    Bioinformática

    A bioinformática envolve o desenvolvimento de técnicas para armazenar, minerar, pesquisar e manipular dados biológicos, incluindo dados de sequência de ácido nucleico de DNA. Isso levou a avanços amplamente aplicados na ciência da computação, especialmente algoritmos de busca de strings, aprendizado de máquina e teoria de banco de dados. [166] Os algoritmos de busca ou correspondência de strings, que encontram a ocorrência de uma sequência de letras dentro de uma sequência maior de letras, foram desenvolvidos para pesquisar sequências específicas de nucleotídeos. [167] A sequência de DNA pode ser alinhada com outras sequências de DNA para identificar sequências homólogas e localizar as mutações específicas que as tornam distintas. Essas técnicas, especialmente o alinhamento de múltiplas sequências, são usadas no estudo de relações filogenéticas e função de proteínas. [168] Conjuntos de dados que representam genomas inteiros de sequências de DNA, como aqueles produzidos pelo Projeto Genoma Humano, são difíceis de usar sem as anotações que identificam as localizações de genes e elementos regulatórios em cada cromossomo. As regiões da sequência de DNA que têm os padrões característicos associados a genes codificadores de proteínas ou RNA podem ser identificadas por algoritmos de localização de genes, que permitem aos pesquisadores prever a presença de produtos gênicos específicos e suas possíveis funções em um organismo antes mesmo de serem isolados experimentalmente. [169] Genomas inteiros também podem ser comparados, o que pode lançar luz sobre a história evolutiva de um organismo particular e permitir o exame de eventos evolutivos complexos.

    Nanotecnologia de DNA

    A nanotecnologia de DNA usa as propriedades únicas de reconhecimento molecular do DNA e de outros ácidos nucléicos para criar complexos de DNA ramificado que se automontam com propriedades úteis. [170] O DNA é, portanto, usado como um material estrutural ao invés de um transportador de informações biológicas. Isso levou à criação de redes periódicas bidimensionais (tanto baseadas em ladrilhos quanto usando o Origami de DNA método) e estruturas tridimensionais nas formas de poliedros. [171] Dispositivos nanomecânicos e automontagem algorítmica também foram demonstrados, [172] e essas estruturas de DNA foram usadas para moldar o arranjo de outras moléculas, como nanopartículas de ouro e proteínas de estreptavidina. [173]

    História e antropologia

    Como o DNA coleta mutações ao longo do tempo, que são então herdadas, ele contém informações históricas e, ao comparar as sequências de DNA, os geneticistas podem inferir a história evolutiva dos organismos, sua filogenia. [174] Este campo da filogenética é uma ferramenta poderosa na biologia evolutiva. Se as sequências de DNA de uma espécie forem comparadas, os geneticistas populacionais podem aprender a história de populações específicas. Isso pode ser usado em estudos que vão da genética ecológica à antropologia.

    Armazenamento de informação

    O DNA como dispositivo de armazenamento de informações tem um potencial enorme, pois tem densidade de armazenamento muito maior em comparação com dispositivos eletrônicos. No entanto, altos custos, tempos lentos de leitura e gravação (latência de memória) e confiabilidade insuficiente impediram seu uso prático. [175] [176]

    O DNA foi isolado pela primeira vez pelo médico suíço Friedrich Miescher que, em 1869, descobriu uma substância microscópica no pus de curativos cirúrgicos descartados. Como residia no núcleo das células, ele o chamou de "nucleína". [177] [178] Em 1878, Albrecht Kossel isolou o componente não proteico da "nucleína", o ácido nucleico, e mais tarde isolou suas cinco nucleobases primárias. [179] [180]

    Em 1909, Phoebus Levene identificou a unidade de nucleotídeo base, açúcar e fosfato do RNA (então chamada de "ácido nucléico de levedura"). [181] [182] [183] ​​Em 1929, Levene identificou o açúcar desoxirribose no "ácido nucleico do timo" (DNA).[184] Levene sugeriu que o DNA consistia em uma cadeia de quatro unidades de nucleotídeos ligadas entre si através dos grupos fosfato ("hipótese do tetranucleotídeo"). Levene achou que a corrente era curta e as bases se repetiam em uma ordem fixa. Em 1927, Nikolai Koltsov propôs que as características herdadas seriam herdadas por meio de uma "molécula hereditária gigante" composta de "duas fitas de espelho que se replicariam de forma semi-conservadora usando cada fita como modelo". [185] [186] Em 1928, Frederick Griffith em seu experimento descobriu que os traços da forma "suave" de Pneumococo poderia ser transferido para a forma "áspera" da mesma bactéria misturando bactérias "lisas" mortas com a forma "áspera" viva. [187] [188] Este sistema forneceu a primeira sugestão clara de que o DNA carrega informações genéticas.

    Em 1933, enquanto estudava ovos de ouriço-do-mar virgem, Jean Brachet sugeriu que o DNA é encontrado no núcleo da célula e que o RNA está presente exclusivamente no citoplasma. Na época, pensava-se que o "ácido nucléico de levedura" (RNA) ocorria apenas em plantas, enquanto o "ácido nucléico do timo" (DNA) apenas em animais. Este último foi pensado para ser um tetrâmero, com a função de tamponar o pH celular. [189] [190]

    Em 1937, William Astbury produziu os primeiros padrões de difração de raios X que mostraram que o DNA tinha uma estrutura regular. [191]

    Em 1943, Oswald Avery, junto com colegas de trabalho Colin MacLeod e Maclyn McCarty, identificou o DNA como o princípio transformador, apoiando a sugestão de Griffith (experimento Avery-MacLeod-McCarty). [192] No final de 1951, Francis Crick começou a trabalhar com James Watson no Laboratório Cavendish da Universidade de Cambridge. O papel do DNA na hereditariedade foi confirmado em 1952, quando Alfred Hershey e Martha Chase no experimento Hershey-Chase mostraram que o DNA é o material genético do fago T2 de enterobactérias. [193]

    Em maio de 1952, Raymond Gosling, um estudante graduado que trabalhava sob a supervisão de Rosalind Franklin, tirou uma imagem de difração de raios-X, rotulada como "Foto 51", [194] em altos níveis de hidratação do DNA. Esta foto foi dada a Watson e Crick por Maurice Wilkins e foi fundamental para a obtenção da estrutura correta do DNA. Franklin disse a Crick e Watson que a espinha dorsal tinha que estar do lado de fora. Antes disso, Linus Pauling e Watson e Crick tinham modelos errôneos com as correntes dentro e as bases apontando para fora. Sua identificação do grupo espacial para os cristais de DNA revelou a Crick que as duas fitas de DNA eram antiparalelas. [195]

    Em fevereiro de 1953, Linus Pauling e Robert Corey propuseram um modelo para ácidos nucléicos contendo três cadeias entrelaçadas, com os fosfatos próximos ao eixo e as bases na parte externa. [196] Watson e Crick completaram seu modelo, que agora é aceito como o primeiro modelo correto da dupla hélice do DNA. Em 28 de fevereiro de 1953, Crick interrompeu a hora do almoço dos clientes no pub The Eagle em Cambridge para anunciar que ele e Watson haviam "descoberto o segredo da vida". [197]

    A edição de 25 de abril de 1953 da revista Natureza publicou uma série de cinco artigos apresentando o DNA da estrutura de dupla hélice de Watson e Crick e evidências que o sustentam. [198] A estrutura foi relatada em uma carta intitulada "ESTRUTURA MOLECULAR DE ÁCIDOS NUCLEICOS Uma estrutura para ácido nucléico de desoxirribose", no qual eles disseram," Não escapou à nossa observação que o par específico que postulamos sugere imediatamente um possível mecanismo de cópia para o material genético. "[9] Esta carta foi seguida por uma carta de Franklin e Gosling, que foi a primeira publicação de seus próprios dados de difração de raios-X e de seu método de análise original. [42] [199] Em seguida, seguiu-se uma carta de Wilkins e dois de seus colegas, que continha uma análise de na Vivo Padrões de raios-X B-DNA, e que apoiaram a presença na Vivo da estrutura de Watson e Crick. [43]

    Em 1962, após a morte de Franklin, Watson, Crick e Wilkins receberam conjuntamente o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina. [200] Os prêmios Nobel são concedidos apenas a ganhadores vivos. Um debate continua sobre quem deve receber crédito pela descoberta. [201]

    Em uma apresentação influente em 1957, Crick expôs o dogma central da biologia molecular, que predisse a relação entre DNA, RNA e proteínas, e articulou a "hipótese do adaptador". [202] A confirmação final do mecanismo de replicação que estava implícito na estrutura helicoidal dupla seguida em 1958 por meio do experimento Meselson-Stahl. [203] Trabalhos adicionais de Crick e colegas de trabalho mostraram que o código genético era baseado em tripletos de bases não sobrepostos, chamados códons, permitindo que Har Gobind Khorana, Robert W. Holley e Marshall Warren Nirenberg decifrassem o código genético. [204] Essas descobertas representam o nascimento da biologia molecular. [205]


    Breve história

    Breve história de perfis de DNA baseados em reação em cadeia da polimerase (PCR) em processos forenses

    No início da década de 1990, a ciência forense começou a se afastar de marcadores como D1S80, consistindo em grandes unidades de repetição de núcleo e tamanho de amplicon geral grande [1-4] para repetições curtas em tandem (STRs) [5-12]. Os primeiros kits comerciais amplamente usados ​​projetados para a tipagem de vários STRs em uma única reação tornaram-se disponíveis no final dos anos 1990 / início dos anos 2000 [13–18]. A PCR permitiu a geração de informações genéticas a partir de pequenas quantidades de DNA. A multiplexação de primers permitiu a geração de dados genéticos de vários locais da mesma alíquota de DNA, reduzindo assim o consumo de amostra de primers fluorescentes multiplexação assistida e novos sistemas automatizados de tipagem e o uso de STRs melhorou o chances de traçar o perfil de amostras de baixa qualidade. À medida que o desejo por maior poder de discriminação entre os indivíduos surgiu, o número de loci direcionados por um único multiplex aumentou e agora há uma série de kits bem validados disponíveis comercialmente, incorporando 15-16 loci STR altamente variáveis ​​(mais amelogenina), como como PowerPlex ® ESX e sistemas ESI [19–21] e AmpFeu STR ® NGM [22]. Esses novos kits também incluem melhorias no design do primer, composição do buffer e condições de amplificação que melhoram a análise de amostras de traços [19–22].

    O desejo de comparar perfis de DNA entre casos ao longo do tempo e entre jurisdições (e as legislações associadas em muitos países ao redor do mundo apoiando o estabelecimento de bancos de dados nacionais de DNA) ditou que a comunidade forense selecionasse um conjunto central de loci para a geração de perfis de DNA. A comunidade forense internacional identificou um pequeno conjunto de loci centrais consistindo principalmente de loci de repetição em tandem de tetranucleotídeos [23, 24]. Embora os loci usados ​​por cada jurisdição nem sempre sejam os mesmos, há uma considerável sobreposição dos loci usados ​​entre as jurisdições.

    Embora o estabelecimento de um conjunto consensual de locais STR centrais permita comparações de perfis entre jurisdições e ao longo do tempo por meio do uso de bancos de dados nacionais, pode também estar simultaneamente sufocando as oportunidades de melhoria na qualidade e eficiência do serviço prestado. Alterar o tipo de marcadores usados, de STRs para polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs), pode resultar em maior sucesso de amostras mais forenses e ser mais adaptáveis ​​a sistemas de tipagem de alto rendimento e / ou miniaturizados. Teoricamente, os tamanhos menores de amplicons de SNPs se prestam bem à produção de perfis genéticos de DNA degradado e traço. Seu nível reduzido de polimorfismo em relação aos STRs usados ​​rotineiramente é, no entanto, uma desvantagem. Com números suficientes, isso pode ser superado, embora possa tornar a resolução da mistura mais difícil. Embora sistemas sensíveis de individualização de perfis baseados em SNP estejam disponíveis [25, 26], eles não são usados ​​rotineiramente.

    Uma grande melhoria que a comunidade forense desenvolveu para auxiliar na tipagem de DNA degradado e traço foi a recente reengenharia de primers dos sistemas STR centrais, de modo que eles sejam posicionados mais próximos das unidades repetidas, a fim de reduzir o comprimento das regiões flanqueadoras amplificadas [27-36]. O uso de mobilidade-shifters (ligantes não nucleotídicos, Applied Biosystems, CA, EUA) e novas estratégias de design multiplex [como os kits ESI e ESX da Promega (WI, EUA)] permitiram todos os CODIS (Combined DNA Index Systems) principais e conjunto europeu de loci a ser amplificado como loci 'miniSTR', aumentando assim a taxa de sucesso de criação de perfil de amostras difíceis [19, 35, 37].

    Breve histórico dos tipos de amostras biológicas coletadas e digitadas para investigações forenses

    Metodologias baseadas em PCR permitiram a geração de perfis de tipos de amostras não examinados anteriormente - como pontas de cigarro [38], cabelos humanos solteiros [39], urina [40], raspagem de unha [41] e marcas de mordida [42] - e também melhorou o sucesso na geração de perfis úteis de amostras de tecido e osso velhas, queimadas e degradadas [34, 43–50].

    Em 1997, foi relatado que perfis de DNA poderiam ser gerados a partir de objetos tocados [51]. Isso abriu possibilidades e levou à coleta de DNA de uma ampla gama de exposições (incluindo: ferramentas, facas de roupas, veículos, armas de fogo, alimentos, roupas de cama, preservativos, cosméticos labiais, carteiras, joias, vidro, pele, papel, cabos, janelas, portas e pedras) [52-69]. Um aumento concomitante na aplicação de perfis de DNA em investigações de uma gama mais ampla de crimes, incluindo furto, homicídio, laboratórios clandestinos, assaltos à mão armada, agressões, crimes sexuais e crimes em massa, acompanhou o aumento nos tipos de exposições. A pronta disponibilidade de DNA de objetos tocados também ajudou no sucesso de muitos bancos de dados nacionais de DNA de criminosos [70-76], já que muitos se concentraram em incluir perfis de perpetradores de crimes volumosos (como roubo, crimes de veículos, roubo de rua e casos de drogas) . As tradicionais substâncias biológicas forenses relevantes, como sangue e sêmen, não são comumente encontradas nesses tipos de cenas de crime, mas objetos tocados fornecem um amplo escopo para revelar o perfil de DNA do criminoso, e a frequência de reincidência nesses crimes aumenta a probabilidade de múltiplos acessos em bancos de dados.

    Nos primeiros anos de traçado de perfis de DNA, havia vários céticos na comunidade forense sobre a possibilidade de obter perfis de DNA de objetos tocados. No entanto, depois de conduzir suas próprias pesquisas, eles revisaram seus pontos de vista sobre traços de DNA. Além dos céticos, havia gerentes de laboratório forense que não gostavam das potenciais dificuldades que o rastreamento de DNA trazia, pois previam um aumento significativo no envio de amostras que não possuíam os recursos necessários para processar. No entanto, muitos mais tarde usaram a perspectiva favorável de rastreamento de DNA para argumentar por mais pessoal e orçamentos e melhores instalações de laboratório. A aplicação posterior de metodologias projetadas para aumentar a probabilidade de obtenção de perfis úteis, especificamente de amostras muito pequenas, como a metodologia de baixo número de cópias (LCN) com ciclos extras ou métodos de DNA modelo baixo (LTDNA), aumentaram ainda mais a oportunidade de gerar perfis a partir de amostras de vestígios da cena do crime [77-81]. No entanto, essas aplicações podem trazer seus próprios desafios [82], que reacenderam o debate sobre o uso de traços de DNA no campo forense [83-87].

    O que atualmente é comumente referido como 'DNA traço' ou 'DNA de toque' foi anteriormente referido como cópia baixa [77, 88] ou molde baixo [82, 89]. Em nossa opinião, a aplicação de um único termo, como rastreamento de DNA ou LTDNA, pode ser uma simplificação enganosa de uma série de processos complexos. Traçar ou tocar o DNA pode ser o termo apropriado quando se refere à coleta de pequenas amostras biológicas na cena do crime ou ao processo de coleta e extração de pequenas quantidades de material dentro da amostra no laboratório forense. O modelo baixo é usado como um descritor para a fase de amplificação, onde o uso de pequenas quantidades de material pode gerar efeitos estocásticos. Embora o termo LCN também se relacione ao modelo baixo, ele tende a ser usado para descrever o processo de aumento do número do ciclo, em vez da quantidade presente. O perfil também pode ser referido como 'nível baixo' na fase de interpretação, refletindo que as alturas dos picos estão abaixo de um nível limite validado. Para consistência, nesta revisão usaremos o termo 'rastreamento de DNA' para se referir a qualquer amostra que possa ficar abaixo dos limites recomendados em qualquer estágio do processo - detecção, coleta, extração, amplificação e interpretação.

    O DNA traço normalmente se refere a amostras biológicas muito limitadas e / ou invisíveis e / ou quantidades de DNA menores que 100 pg [88]. No entanto, alguns laboratórios usam um limite de 200 pg como o limite [82, 90]. Recentemente, tem havido alguma discussão sobre a eliminação total dos limiares do modelo da definição, pois eles representam um corte artificial para um fenômeno que é contínuo. Em vez disso, uma avaliação de risco com base nas alturas de pico do perfil de DNA resultante pode ser usada para determinar se uma quantidade apropriada de DNA estava ou não presente e se fatores estocásticos afetaram ou não o resultado do genótipo [91]. Deve-se reconhecer que uma amostra de DNA vestigial aparente em uma fase de processamento particular não significa necessariamente que ela, ou os perfis gerados a partir dela, continuarão a ser considerados uma amostra de DNA vestigial nas fases subsequentes. Também deve ser entendido que, à medida que os métodos mudam, qualquer valor limite definido para rastreamento de DNA provavelmente também mudará. Encorajamos todos os biólogos que trabalham com vestígios de DNA a considerar todos os aspectos do processo, em vez de simplesmente focar na fase de interpretação. Trabalhar de forma eficaz com traços de DNA requer uma compreensão dos fatores relacionados à sua coleta, extração, amplificação e interpretação, bem como questões relacionadas à contaminação e transferência.


    Migração de hominídeo

    Cerca de 2 milhões de anos atrás, alguns hominídeos migraram da África. Vários nomes foram atribuídos a esses primeiros hominíneos, por exemplo Homo heidelbergensis para refletir o local original de sua descoberta na Alemanha. Eles eram baixos e atarracados e construíam abrigos e usavam o fogo para se aquecer nos climas mais frios e usavam lanças de madeira para caçar animais de grande porte. Uma dessas espécies de hominídeos, os Neandertais, espalhou-se rapidamente pela Europa e prosperou por centenas de milhares de anos. As evidências antropológicas e fósseis podem ser interpretadas como favorecendo uma série de diferentes opções para o processo migratório com cruzamentos de diferentes ramos. Por exemplo, os hominídeos arcaicos que migraram para a Ásia e cujos artefatos foram recentemente encontrados na Sibéria são chamados de denisovanos e eram aparentados, mas claramente diferentes geneticamente dos neandertais 9. O cruzamento humano também ocorreu com os neandertais, de modo que os genomas humanos modernos têm cerca de 1,2% de ancestralidade neandertal, mas essas sequências são muito raramente observadas em africanos e mostram heterogeneidade em todo o genoma, com o cromossomo X tendo apenas cerca de um quinto da ancestralidade neandertal dos autossomos 10 Os denisovanos, entretanto, cruzaram com os ancestrais dos grupos oceânicos de humanos modernos. Atualmente, os neo-guineenses e australianos têm mais de 3% de ancestralidade denisovana, com os outros grupos oceânicos além do estreito de Makassar, na Ásia, tendo de 0,9% a 3% de ancestralidade denisovana. Os nativos norte-americanos têm quantidades semelhantes aos siberianos e asiáticos do leste - isso é consistente com os modelos atuais de dispersão humana 11. Assim, diferentes grupos étnicos têm diferentes quantidades de sequência de DNA de hominina arcaica.

    Os dados africanos também sugerem que houve algum cruzamento com hominídeos antigos que continuaram a existir na África até cerca de 35.000 anos atrás, com 2–5% do DNA africano atual sendo derivado desses hominíneos arcaicos com os quais existe uma ancestralidade comum 1,2–1,3 milhões anos atrás.

    Descobertas recentes e genética moderna enfatizam que Homo sapiens surgiu como uma entidade discreta na África há mais de 300.000 anos. Esta observação é baseada principalmente em novas descobertas em uma caverna marroquina 12, 13. Os grupos dominantes de Homo sapiens estavam se desenvolvendo na África, e estudos genéticos mais recentes por Tishkoff et al. 14 enfatizam como diferentes grupos aumentaram marcadamente com novas migrações e adaptações aos notavelmente diferentes ecossistemas da África. A atual divisão antropológica dos múltiplos grupos ou tribos africanas em quatro grandes grupos é baseada no uso de diferentes tipos de linguagem que são consistentes com análises genéticas, enfatizando a diversidade da forma do Homo sapiens em diferentes ambientes 15 (Fig. 1). Estudos sugerem que mais de 2.000 línguas ainda estão em uso na África. A evolução, migração e especialização de diferentes populações continuou por 2–3 milhões de anos à medida que as populações africanas foram expostas a ambientes notavelmente diferentes em termos de dieta, cargas de patógenos diferentes em ambientes variados e diferenças de altitude. De fato, as diferenças marcantes no meio ambiente e na disponibilidade de alimentos continuaram por milênios e persistem até hoje, conforme ilustrado por um quadro geral dos sistemas terrestres atuais na África 16 (Fig. 2). Existem paisagens africanas muito diferentes e apenas uma pequena parte da massa de terra tem grandes rios ou uma zona costeira que permite o acesso aos peixes. Fora da África, o ambiente terrestre, alimentar e de patógenos também são muito diferentes. O grande comércio de estoques de alimentos é apenas uma característica comparativamente recente na maior parte do mundo. Muitas populações ainda vivem em um ambiente onde são muito dependentes das safras locais e muitas também estão sujeitas a grandes mudanças sazonais nos tipos de alimentos disponíveis.

    Conforme os diferentes grupos africanos evoluíram em resposta a essas pressões externas, eles migraram pela África, de modo que uma mistura substancial de diferentes populações africanas emergiu, particularmente influenciada pela migração bantu mais recente da África Ocidental para a África Subsaariana nos últimos 4000 anos. Portanto, não é surpreendente que dentro das grandes populações africanas haja uma grande diversidade genética.

    A disponibilidade de diferentes alimentos parece ter contribuído para algumas adaptações locais, por exemplo, na variação do número de cópias da amilase, persistência da lactase, percepção do sabor amargo e, de fato, a propensão a algumas hemoglobinopatias 17. Também há evidências de amplificação local dos genes FADS 6, que aumentam a síntese de ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa (LC PUFA) a partir de ácidos graxos de cadeia média de origem vegetal.Isso pode ter desempenhado um papel importante ao permitir que as populações africanas em um ambiente predominantemente baseado em plantas se expandissem rapidamente por todo o continente africano 60.000–80.000 anos atrás. A adaptação no gene FADS envolveu alelos diferentes em ambientes diferentes, por exemplo na Europa, onde novamente parece refletir mudanças nas circunstâncias ambientais, por exemplo, o desenvolvimento da agricultura 18. O risco predominante de infecções também significa que os genes relacionados ao sistema imunológico também têm sido os principais alvos de seleção. Os pigmeus evoluíram nas florestas da África Ocidental, onde as fontes de carne eram mais escassas, enquanto os altos e magros Masai surgiram na África Oriental sustentados por sua dieta rica em proteínas de leite, sangue e carne 19. Agora estão sendo feitas tentativas para ligar a ampla variação na forma e aparência humana, que é o fenótipo de Homo sapiens, com nossa compreensão genética do papel e das interações de diferentes genes, mas isso está longe de ser simples.


    Conteúdo

    Ludwik Hirszfeld (1884–1954) Editar

    Ludwik Hirszfeld era um microbiologista e serologista polonês que era o presidente da Seção de Grupo de Sangue do Segundo Congresso Internacional de Transfusão de Sangue. Ele fundou a herança do grupo sanguíneo com Erich von Dungern em 1910, e contribuiu muito para isso ao longo de sua vida. [8] Ele estudou grupos sanguíneos ABO. Em um de seus estudos em 1919, Hirszfeld documentou os grupos sanguíneos ABO e a cor do cabelo das pessoas na frente da Macedônia, levando à descoberta de que a cor do cabelo e o tipo sanguíneo não tinham correlação. Além disso, ele observou que havia uma diminuição do grupo sanguíneo A da Europa ocidental para a Índia e o oposto para o grupo sanguíneo B. Ele hipotetizou que a proporção de grupos sanguíneos leste-oeste derivava de dois grupos sanguíneos consistindo principalmente de A ou B com mutação do grupo sanguíneo O e mistura por migração ou mistura. A maior parte de seu trabalho foi pesquisar as ligações dos tipos de sangue com sexo, doença, clima, idade, classe social e raça. Seu trabalho o levou a descobrir que a úlcera péptica era mais dominante no grupo sanguíneo O e que as mães do tipo AB tinham uma alta proporção de nascimentos entre homens e mulheres. [9]

    Arthur Mourant (1904-1994) Editar

    Arthur Mourant era um hematologista e químico britânico. Ele recebeu muitos prêmios, principalmente Fellowship of the Royal Society. Seu trabalho incluiu organizar os dados existentes sobre as frequências dos genes dos grupos sanguíneos e contribuir amplamente para o mapa genético do mundo por meio de sua investigação de grupos sanguíneos em muitas populações. Mourant descobriu os novos antígenos de grupo sanguíneo dos sistemas Lewis, Henshaw, Kell e Rhesus e analisou a associação de grupos sanguíneos e várias outras doenças. Ele também se concentrou no significado biológico dos polimorfismos. Seu trabalho forneceu a base para a arqueogenética porque facilitou a separação de evidências genéticas para as relações biológicas entre as pessoas. Essa evidência genética foi usada anteriormente para esse fim. Também forneceu material que poderia ser usado para avaliar as teorias da genética populacional. [10]

    William Boyd (1903–1983) Editar

    William Boyd foi um imunoquímico e bioquímico americano que se tornou famoso por suas pesquisas sobre a genética da raça na década de 1950. [11] Durante a década de 1940, Boyd e Karl O. Renkonen descobriram independentemente que as lectinas reagem de maneira diferente a vários tipos de sangue, depois de descobrir que os extratos brutos do feijão-de-lima e ervilhaca tufada aglutinavam os glóbulos vermelhos do tipo A, mas não os tipos sanguíneos B ou O. Isso levou à divulgação de milhares de plantas que continham essas proteínas. [12] A fim de examinar as diferenças raciais e os padrões de distribuição e migração de vários grupos raciais, Boyd sistematicamente coletou e classificou amostras de sangue de todo o mundo, levando à descoberta de que os grupos sanguíneos não são influenciados pelo ambiente e são herdados. No livro dele Genética e as raças do homem (1950), Boyd categorizou a população mundial em 13 raças distintas, com base em seus diferentes perfis de tipo sanguíneo e sua ideia de que as raças humanas são populações com alelos diferentes. [13] [14] Uma das fontes de informações mais abundantes sobre as características hereditárias ligadas à raça continua sendo o estudo dos grupos sanguíneos. [14]

    Preservação de DNA fóssil Editar

    A recuperação de fósseis começa com a seleção de um local de escavação. Os locais de escavação em potencial são geralmente identificados com a mineralogia da localização e detecção visual de ossos na área. No entanto, existem mais maneiras de descobrir zonas de escavação usando tecnologia como fluorescência de raios-x portátil de campo [15] e reconstrução estéreo densa. [16] As ferramentas usadas incluem facas, pincéis e espátulas pontiagudas que auxiliam na remoção de fósseis da terra. [17]

    Para evitar a contaminação do DNA antigo, as amostras são manuseadas com luvas e armazenadas a -20 ° C imediatamente após serem desenterradas. Garantir que a amostra fóssil seja analisada em um laboratório que não tenha sido usado para outras análises de DNA também pode prevenir a contaminação. [17] [18] Os ossos são moídos em pó e tratados com uma solução antes do processo de reação em cadeia da polimerase (PCR). [18] As amostras para amplificação de DNA podem não ser necessariamente ossos fósseis. Pele preservada, sal-preservada ou seca ao ar, também pode ser usada em certas situações. [19]

    A preservação do DNA é difícil porque a fossilização óssea se degrada e o DNA é quimicamente modificado, geralmente por bactérias e fungos no solo. O melhor momento para extrair DNA de um fóssil é quando ele acabou de sair do solo, pois contém seis vezes o DNA em comparação com os ossos armazenados. A temperatura do local de extração também afeta a quantidade de DNA obtido, evidente por uma diminuição na taxa de sucesso para a amplificação do DNA se o fóssil for encontrado em regiões mais quentes. Uma mudança drástica no ambiente de um fóssil também afeta a preservação do DNA. Como a escavação causa uma mudança abrupta no ambiente do fóssil, ela pode levar a uma mudança físico-química na molécula de DNA. Além disso, a preservação do DNA também é afetada por outros fatores, como o tratamento do fóssil desenterrado (por exemplo, lavagem, escovação e secagem ao sol), pH, irradiação, composição química do osso e do solo e hidrologia. Existem três fases diagenéticas de perseveração. A primeira fase é a putrefação bacteriana, que se estima causar uma degradação de 15 vezes do DNA. A fase 2 é quando o osso se degrada quimicamente, principalmente por depurinação. A terceira fase diagenética ocorre depois que o fóssil é escavado e armazenado, na qual a degradação do DNA ósseo ocorre mais rapidamente. [18]

    Métodos de extração de DNA Editar

    Depois que um espécime é coletado de um sítio arqueológico, o DNA pode ser extraído por meio de uma série de processos. [20] Um dos métodos mais comuns utiliza sílica e aproveita as reações em cadeia da polimerase para coletar DNA antigo de amostras ósseas. [21]

    Existem vários desafios que aumentam a dificuldade ao tentar extrair DNA antigo de fósseis e prepará-lo para análise. O DNA está continuamente sendo dividido. Enquanto o organismo está vivo, essas divisões são reparadas; no entanto, assim que um organismo morre, o DNA começa a se deteriorar sem reparo. Isso resulta em amostras com fitas de DNA medindo cerca de 100 pares de bases de comprimento. A contaminação é outro desafio significativo em várias etapas do processo. Freqüentemente, outro DNA, como o DNA bacteriano, estará presente na amostra original. Para evitar a contaminação, é necessário tomar muitos cuidados, como sistemas de ventilação e locais de trabalho separados para o trabalho de extração de DNA antigo. [22] As melhores amostras para usar são fósseis frescos, pois uma lavagem descuidada pode levar ao crescimento de mofo. [20] O DNA proveniente de fósseis também ocasionalmente contém um composto que inibe a replicação do DNA. [23] Chegar a um consenso sobre quais métodos são os melhores para mitigar desafios também é difícil devido à falta de repetibilidade causada pela singularidade das amostras. [22]

    A extração de DNA com base em sílica é um método usado como uma etapa de purificação para extrair DNA de artefatos ósseos arqueológicos e produzir DNA que pode ser amplificado usando técnicas de reação em cadeia da polimerase (PCR). [23] Este processo funciona usando sílica como um meio de ligar o DNA e separá-lo de outros componentes do processo fóssil que inibem a amplificação por PCR. No entanto, a própria sílica também é um forte inibidor de PCR, portanto, devem ser tomadas medidas cuidadosas para garantir que a sílica seja removida do DNA após a extração. [24] O processo geral de extração de DNA usando o método à base de sílica é descrito a seguir: [21]

    1. A amostra óssea é limpa e a camada externa é raspada
    2. A amostra é coletada de uma seção preferencialmente compacta
    3. A amostra é moída em um pó fino e adicionada a uma solução de extração para liberar DNA
    4. A solução de sílica é adicionada e centrifugada para facilitar a ligação ao DNA
    5. A solução de ligação é removida e um tampão é adicionado à solução para liberar o DNA da sílica

    Uma das principais vantagens da extração de DNA à base de sílica é que ela é relativamente rápida e eficiente, exigindo apenas uma configuração básica de laboratório e produtos químicos. Também é independente do tamanho da amostra, pois o processo pode ser dimensionado para acomodar quantidades maiores ou menores. Outro benefício é que o processo pode ser executado em temperatura ambiente. No entanto, esse método contém algumas desvantagens. Principalmente, a extração de DNA à base de sílica só pode ser aplicada a amostras de ossos e dentes, eles não podem ser usados ​​em tecidos moles. Embora funcionem bem com uma variedade de fósseis diferentes, eles podem ser menos eficazes em fósseis que não são recentes (por exemplo, fósseis tratados para museus). Além disso, a contaminação representa um risco para toda a replicação do DNA em geral, e este método pode resultar em resultados enganosos se aplicado a material contaminado. [21]

    A reação em cadeia da polimerase é um processo que pode amplificar segmentos de DNA e é frequentemente usado em DNA antigo extraído. Tem três etapas principais: desnaturação, recozimento e extensão. A desnaturação divide o DNA em duas fitas simples em altas temperaturas. O recozimento envolve anexar fitas de primer de DNA às fitas simples que permitem que a polimerase Taq se fixe ao DNA. A extensão ocorre quando a Taq polimerase é adicionada à amostra e combina os pares de bases para transformar as duas fitas simples em duas fitas duplas completas. [20] Este processo é repetido muitas vezes e geralmente é repetido um número maior de vezes quando usado com DNA antigo. [25] Alguns problemas com o PCR é que ele requer a sobreposição de pares de primers para DNA antigo devido às sequências curtas. Também pode haver "PCR saltitante", que causa recombinação durante o processo de PCR, o que pode tornar a análise do DNA mais difícil em amostras não homogêneas.

    Métodos de análise de DNA Editar

    O DNA extraído de restos fósseis é principalmente sequenciado usando sequenciamento paralelo maciço, [26] que permite a amplificação e sequenciamento simultâneos de todos os segmentos de DNA em uma amostra, mesmo quando está altamente fragmentada e de baixa concentração. [25] Envolve anexar uma sequência genérica a cada fita simples à qual os primers genéricos podem se ligar e, assim, todo o DNA presente é amplificado. Isso geralmente é mais caro e demorado do que o PCR, mas devido às dificuldades envolvidas na amplificação do DNA antigo, é mais barato e mais eficiente. [25] Um método de sequenciamento paralelo maciço, desenvolvido por Margulies et al., Emprega PCR de emulsão com base em grânulos e pirosequenciamento, [27] e foi considerado poderoso em análises de aDNA porque evita a perda potencial de amostra, competição de substrato por modelos e propagação de erros na replicação. [28]

    A maneira mais comum de analisar a sequência de aDNA é compará-la com uma sequência conhecida de outras fontes, e isso pode ser feito de diferentes maneiras para diferentes propósitos.

    A identidade do fóssil remanescente pode ser descoberta comparando sua sequência de DNA com as de espécies conhecidas usando um software como o BLASTN. [28] Esta abordagem arqueogenética é especialmente útil quando a morfologia do fóssil é ambígua. [29] Além disso, a identificação das espécies também pode ser feita encontrando marcadores genéticos específicos em uma sequência de aDNA. Por exemplo, a população indígena americana é caracterizada por RFLPs mitocondriais específicos e deleções definidas por Wallace et al. [30]

    O estudo de comparação aDNA também pode revelar a relação evolutiva entre duas espécies. O número de diferenças de base entre o DNA de uma espécie antiga e o de uma espécie existente intimamente relacionada pode ser usado para estimar o tempo de divergência dessas duas espécies a partir de seu último ancestral comum. [26] A filogenia de algumas espécies extintas, como os lobos marsupiais australianos e as preguiças terrestres americanas, foi construída por este método. [26] O DNA mitocondrial em animais e o DNA de cloroplasto em plantas são geralmente usados ​​para esse propósito porque têm centenas de cópias por célula e, portanto, são mais facilmente acessíveis em fósseis antigos. [26]

    Outro método para investigar a relação entre duas espécies é por meio da hibridização de DNA. Segmentos de DNA de fita simples de ambas as espécies podem formar pares de ligações complementares entre si. Espécies mais estreitamente relacionadas têm uma composição genética mais semelhante e, portanto, um sinal de hibridização mais forte. Scholz et al. conduziu a hibridização Southern blot em Neanderthal aDNA (extraído de fósseis permanecem W-NW e Krapina). Os resultados mostraram fraca hibridização humano-Neandertal antigo e forte hibridização humano-moderno humano antigo. A hibridização humano-chimpanzé e neandertal-chimpanzé são de força igualmente fraca. Isso sugere que humanos e neandertais não são tão intimamente relacionados quanto dois indivíduos da mesma espécie, mas eles estão mais relacionados entre si do que com os chimpanzés. [18]

    Também houve algumas tentativas de decifrar o aDNA para fornecer informações fenotípicas valiosas de espécies antigas. Isso sempre é feito mapeando uma sequência de DNA no cariótipo de uma espécie intimamente relacionada e bem estudada, que compartilha muitos traços fenotípicos semelhantes. [28] Por exemplo, Green et al. compararam a sequência aDNA do fóssil Neanderthal Vi-80 com a sequência dos cromossomos X e Y humanos modernos e encontraram uma semelhança em 2,18 e 1,62 bases por 10.000 respectivamente, sugerindo que a amostra Vi-80 era de um indivíduo do sexo masculino. [28] Outros estudos semelhantes incluem a descoberta de uma mutação associada ao nanismo em Arabidopsis no antigo algodão núbio, [29] e investigação sobre o locus de percepção do sabor amargo em neandertais. [31]

    Arqueologia humana Editar

    Africa Edit

    Acredita-se que os humanos modernos tenham evoluído na África pelo menos 200 kya (mil anos atrás), [32] com algumas evidências sugerindo uma data de mais de 300 kya. [33] O exame de DNA mitocondrial (mtDNA), DNA do cromossomo Y e DNA do cromossomo X indicam que a população mais antiga a deixar a África consistia em aproximadamente 1.500 homens e mulheres. [32] Vários estudos sugeriram que as populações eram geograficamente "estruturadas" em algum grau antes da expansão para fora da África, o que é sugerido pela antiguidade das linhagens compartilhadas de mtDNA. [32] Um estudo de 121 populações de vários lugares em todo o continente encontrou 14 "clusters" genéticos e linguísticos, sugerindo uma estrutura geográfica antiga para as populações africanas. [32] Em geral, a análise genotípica e fenotípica mostrou "grande e subdividida ao longo de grande parte de sua história evolutiva". [32]

    A análise genética apoiou hipóteses arqueológicas de migrações em grande escala de falantes Bantu para a África Austral aproximadamente 5 kya. [32] DNA microssatélite, polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) e polimorfismos de inserção / deleção (INDELS) mostraram que as populações de língua nilo-saariana são originárias do Sudão. [32] Além disso, há evidências genéticas de que descendentes de falantes do Nilo-saariano falantes do Chade migraram do Sudão para o Lago Chade cerca de 8 kya. [32] A evidência genética também indicou que as populações não africanas fizeram contribuições significativas para o pool genético africano. [32] Por exemplo, o povo Beja da África do Saara tem altos níveis de DNA Cushítico do Oriente Médio e do Leste Africano. [32]

    Europa Editar

    A análise do mtDNA mostra que a Eurásia foi ocupada em um único evento migratório entre 60 e 70 kya. [1] Evidências genéticas mostram que a ocupação do Oriente Próximo e da Europa não aconteceu antes de 50 kya. [1] O estudo do haplogrupo U mostrou dispersões separadas do Oriente Próximo para a Europa e para o Norte da África. [1]

    Muito do trabalho feito em arqueogenética enfoca a transição neolítica na Europa. [34] A análise de Cavalli-Svorza dos padrões genético-geográficos o levou a concluir que houve um influxo maciço de populações do Oriente Médio na Europa no início do Neolítico. [34] Essa visão o levou "a enfatizar fortemente a expansão dos primeiros agricultores às custas das populações indígenas forrageadoras do Mesolítico". [34] A análise do mtDNA na década de 1990, entretanto, contradisse essa visão. M.B. Richards estimou que 10–22% dos mtDNAs europeus existentes tinham vindo de populações do Oriente Médio durante o Neolítico. [34] A maioria dos mtDNAs "já estava estabelecida" entre os grupos mesolíticos e paleolíticos existentes. [34] A maioria das "linhagens de região de controle" do moderno mtDNA europeu remonta a um evento fundador da reocupação do norte da Europa no final do Último Máximo Glacial (LGM). [1] Um estudo de mtDNAs europeus existentes sugere que essa reocupação ocorreu após o fim do LGM, embora outro sugira que tenha ocorrido antes. [1] [34] A análise dos haplogrupos V, H e U5 apóia um modelo de “colonização pioneira” da ocupação europeia, com a incorporação de populações forrageiras nas populações neolíticas que chegam. [34] Além disso, a análise do DNA antigo, não apenas do DNA existente, está lançando luz sobre algumas questões. Por exemplo, a comparação do DNA neolítico e mesolítico indicou que o desenvolvimento de laticínios precedeu a tolerância à lactose generalizada. [34]

    Sul da Ásia Editar

    O Sul da Ásia serviu como o principal corredor inicial para a dispersão geográfica de humanos modernos de fora da África. [35] Com base em estudos da linha M do mtDNA, alguns sugeriram que os primeiros ocupantes da Índia foram falantes austro-asiáticos que entraram por volta de 45-60 kya. [35] O pool genético indiano tem contribuições dos primeiros colonizadores, bem como das populações da Ásia Ocidental e da Ásia Central de migrações não anteriores a 8 kya.[35] A falta de variação nas linhagens de mtDNA em comparação com as linhagens do cromossomo Y indica que principalmente os homens participaram dessas migrações. [35] A descoberta de duas sub-ramificações U2i e U2e da ​​linhagem U mtDNA, que surgiu na Ásia Central, "modulou" visões de uma grande migração da Ásia Central para a Índia, já que as duas ramificações divergiram 50 kya. [35] Além disso, o U2e é encontrado em grandes porcentagens na Europa, mas não na Índia, e vice-versa para o U2i, o que significa que o U2i é nativo da Índia. [35]

    Editar Ásia Oriental

    A análise das sequências de mtDNA e NRY (região não recombinante do cromossomo Y) indicou que a primeira grande dispersão da África passou pela Arábia Saudita e a costa indiana 50-100 kya, e uma segunda grande dispersão ocorreu 15-50 kya ao norte de o Himalaia. [36]

    Muito trabalho foi feito para descobrir a extensão das migrações norte-sul e sul-norte na Ásia Oriental. [36] A comparação da diversidade genética dos grupos do nordeste com os do sudeste permitiu aos arqueólogos concluir que muitos dos grupos do nordeste asiático vieram do sudeste. [36] O estudo SNP Pan-Asiático (polimorfismo de nucleotídeo único) encontrou "uma correlação forte e altamente significativa entre a diversidade de haplótipos e latitude", que, quando combinada com a análise demográfica, apóia o caso de uma ocupação principalmente sul-norte de Ásia leste. [36] A arqueogenética também foi usada para estudar populações de caçadores-coletores na região, como os grupos Ainu do Japão e Negrito nas Filipinas. [36] Por exemplo, o estudo SNP Pan-Asiático descobriu que as populações Negrito na Malásia e as populações Negrito nas Filipinas estavam mais intimamente relacionadas com as populações locais não Negrito do que entre si, sugerindo que as populações Negrito e não Negrito estão ligadas por um evento de entrada no Leste Asiático, embora outros grupos Negrito compartilhem afinidades, inclusive com aborígenes australianos. [36] Uma possível explicação para isso é uma recente mistura de alguns grupos Negrito com suas populações locais.

    Edição das Américas

    A arqueogenética tem sido usada para entender melhor o povoamento das Américas a partir da Ásia. [37] Os haplogrupos de mtDNA nativos americanos foram estimados entre 15 e 20 kya, embora haja alguma variação nessas estimativas. [37] Dados genéticos foram usados ​​para propor várias teorias sobre como as Américas foram colonizadas. [37] Embora a teoria mais amplamente aceita sugira "três ondas" de migração após o LGM através do Estreito de Bering, os dados genéticos deram origem a hipóteses alternativas. [37] Por exemplo, uma hipótese propõe uma migração da Sibéria para a América do Sul 20-15 kya e uma segunda migração que ocorreu após a recessão glacial. [37] Dados do cromossomo Y levaram alguns a sustentar que houve uma única migração começando nas montanhas Altai da Sibéria entre 17,2-10,1 kya, após o LGM. [37] A análise do DNA do mtDNA e do cromossomo Y revela evidências de "populações pequenas e fundadoras". [37] O estudo de haplogrupos levou alguns cientistas a concluir que uma migração do sul para as Américas a partir de uma pequena população era impossível, embora uma análise separada tenha descoberto que tal modelo é viável se tal migração acontecer ao longo das costas. [37]

    Austrália e Nova Guiné Editar

    Finalmente, a arqueogenética foi usada para estudar a ocupação da Austrália e da Nova Guiné. [38] Os aborígines da Austrália e da Nova Guiné são fenotipicamente muito semelhantes, mas o mtDNA mostrou que isso se deve à convergência de viver em condições semelhantes. [38] As regiões não codificantes do mt-DNA "não mostraram semelhanças" entre as populações aborígenes da Austrália e da Nova Guiné. [38] Além disso, nenhuma linhagem NRY principal é compartilhada entre as duas populações. A alta frequência de uma única linhagem NRY exclusiva da Austrália, juntamente com a “baixa diversidade de haplótipos de repetição curta em tandem (Y-STR) do cromossomo Y associado à linhagem” fornecem evidências de um evento de “fundador recente ou gargalo” na Austrália. [38] Mas há uma variação relativamente grande no mtDNA, o que implicaria que o efeito gargalo afetou principalmente os homens. [38] Juntos, os estudos de NRY e mtDNA mostram que o evento de divisão entre os dois grupos foi superior a 50kya, lançando dúvidas sobre a ancestralidade comum recente entre os dois. [38]

    Plantas e animais Editar

    A arqueogenética tem sido usada para entender o desenvolvimento da domesticação de plantas e animais.

    Domesticação de plantas Editar

    A combinação de descobertas genéticas e arqueológicas foi usada para rastrear os primeiros sinais da domesticação das plantas em todo o mundo. No entanto, uma vez que os genomas nuclear, mitocondrial e do cloroplasto usados ​​para rastrear o momento de origem da domesticação evoluíram em taxas diferentes, seu uso para rastrear a genealogia tem sido um tanto problemático. [39] O DNA nuclear específico é usado sobre o DNA mitocondrial e do cloroplasto por causa de sua taxa de mutação mais rápida, bem como sua variação intraespecífica devido a uma maior consistência de marcadores genéticos de polimorfismo. [39] As descobertas em "genes de domesticação" da cultura (características que foram especificamente selecionadas a favor ou contra) incluem

    • tb1 (teosinto ramificado1) - afetando a dominância apical no milho [39]
    • tga1 (teosinte glume architecture1) - tornando os grãos de milho compatíveis para a conveniência dos humanos [39]
    • te1 (Terminal orelha1) - afetando o peso dos grãos [39]
    • fw2.2 - afetando o peso em tomates [39]
    • BoCal - inflorescência de brócolis e couve-flor [39]

    Por meio do estudo da arqueogenética na domesticação das plantas, os sinais da primeira economia global também podem ser descobertos. A distribuição geográfica de novas safras altamente selecionadas em uma região, encontradas em outra onde não teriam sido introduzidas originalmente, servem como evidência de uma rede comercial para a produção e consumo de recursos prontamente disponíveis. [39]

    Domesticação de animais Editar

    A arqueogenética tem sido usada para estudar a domesticação de animais. [40] Ao analisar a diversidade genética em populações de animais domesticados, os pesquisadores podem pesquisar marcadores genéticos no DNA para fornecer informações valiosas sobre as possíveis características das espécies progenitoras. [40] Essas características são então usadas para ajudar a distinguir vestígios arqueológicos entre espécimes selvagens e domesticados. [40] Os estudos genéticos também podem levar à identificação de ancestrais para animais domesticados. [40] As informações obtidas a partir de estudos genéticos nas populações atuais ajudam a orientar a busca do arqueólogo para documentar esses ancestrais. [40]

    A arqueogenética tem sido usada para rastrear a domesticação de porcos em todo o mundo antigo. [41] Esses estudos também revelam evidências sobre os detalhes dos primeiros agricultores. [41] Métodos de Arqueogenética também têm sido usados ​​para entender melhor o desenvolvimento da domesticação de cães. [42] Estudos genéticos mostraram que todos os cães são descendentes do lobo cinzento, no entanto, atualmente não se sabe quando, onde e quantas vezes os cães foram domesticados. [42] Alguns estudos genéticos indicaram múltiplas domesticações, enquanto outros não. [42] Os achados arqueológicos ajudam a entender melhor este passado complicado, fornecendo evidências sólidas sobre a progressão da domesticação dos cães. [42] À medida que os primeiros humanos domesticaram cães, os restos arqueológicos de cães enterrados tornaram-se cada vez mais abundantes. [42] Isso não só fornece mais oportunidades para os arqueólogos estudarem os vestígios, mas também fornece pistas sobre a cultura humana primitiva. [42]


    Várias estações de telemetria serão construídas ao longo da costa leste dos EUA para começar a rastrear a atividade do UAP.

    Esses são verdadeiros sinais de que os militares dos EUA agora estão levando esse assunto a sério? Ou isso tem acontecido nos bastidores há algum tempo?

    Tome um momento e respire. Coloque a mão sobre a área do peito, perto do coração. Respire lentamente na área por cerca de um minuto, concentrando-se na sensação de facilidade que entra em sua mente e corpo. Clique aqui para saber por que sugerimos isso.

    A Força Aérea dos Estados Unidos construirá uma nova estação de telemetria na Flórida que usará equipamentos de rastreamento de última geração para registrar dados principalmente de OVNIs. Este desenvolvimento está provavelmente conectado à afirmação do aviador Ryan Graves de que houve intrusões sensíveis no espaço aéreo praticamente diariamente na costa leste da Flórida por dois anos. Por décadas, o Departamento de Defesa dos Estados Unidos reservou o espaço aéreo específico em questão para questões de segurança nacional. É claramente uma zona de exclusão aérea.

    Eu entrei em contato com o Supervisor Examiner de Planos do Departamento de Construção do Condado de Pasco no momento da redação deste artigo. Nos últimos sete anos, Jeff Robert Blask teve a distinção de fazer parte do progresso substancial. Ele avaliou projetos de construção para edifícios que variam de novas residências a novos hospitais para garantir a conformidade com o Código de Construção da Flórida.

    Um engenheiro de projeto contatou Pasco County em abril de 2021 para obter uma licença para a construção da instalação. O Sr. Blask entendeu, por sua experiência, que o Governo Federal não exige licenças para desenvolver em território estadual ou municipal, portanto, ficou perplexo sobre o motivo do pedido de permissão para o que era claramente um complexo militar. Quando Jeff perguntou, o engenheiro de projeto afirmou que a propriedade era alugada, e não de propriedade do governo federal. Como resultado, a isenção não é aplicável.

    O local é composto por várias estruturas, incluindo uma torre de 30 metros de altura com uma cúpula de radar, duas torres auxiliares dobráveis ​​de 15 metros e uma instalação de monitoramento elevada com um deck de observação.

    Planos aprovados (registro público)

    Planos aprovados (registro público)

    Planos aprovados (registro público)

    Planos aprovados (registro público)

    Jeff Blask escreveu em sua publicação -

    “Normalmente, eu não olharia para este projeto em particular com muito zelo, especialmente porque a Base da Força Aérea MacDill fica a cerca de 45 milhas ao sul, na ponta sul da Baía de Tampa. MacDill é o Comando Central das operações do Oriente Médio. No entanto, sendo um entusiasta de OVNIs por toda a vida e considerando tudo o que aconteceu recentemente, meu radar disparou, sem trocadilhos ”.

    O Sr. Blask disse ao Engenheiro de Projeto “Uau! Isso é um equipamento robusto. Obviamente, isso serve para rastrear uma possível atividade de UAP que tivemos ao redor de nossas costas nos últimos anos. ”

    "Você entendeu! E, de fato, se você estiver interessado nesse assunto, também pode interessar a você saber que esta instalação não está sendo tripulada e monitorada pela Base da Força Aérea MacDill ... ela está sendo monitorada em sua totalidade por Eglin. ” respondeu o Engenheiro de Projeto.

    “Os próprios ativos não são classificados, mas os dados que serão coletados sim. Portanto, esta instalação estará sob guardas fortemente armados e apenas pessoas com autorização Top Secret terão permissão para entrar. ” Adicionado o engenheiro com quem o Sr. Flask estava falando.

    Jeff Flask escreveu em sua própria história postada no thejolt.net que soube que o empreiteiro privado foi convidado a construir várias instalações semelhantes junto com as áreas costeiras.

    “Nem preciso dizer que fiquei um tanto sem palavras. Em primeiro lugar, ele confirmou com indiferença para que esse local deveria ser usado e, em segundo lugar, este local está sendo monitorado pela Base da Força Aérea de Eglin, uma grande base de 640 milhas quadradas que fica a cerca de 60 milhas a leste de Pensacola, não MacDill, nossa base local aqui em a grande área da Baía de Tampa. ” afirmou Jeff Blask.

    Isso demonstrou a ele, em seu próprio nível de base, que os militares agora estão levando a sério a questão da UAP.

    Mergulhe mais fundo

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    Exopolítica


    Uma linha do tempo de modificação genética na agricultura

    Uma linha do tempo de modificação genética na agricultura moderna

    Cerca de 8000 a.C. Os humanos usam métodos de modificação tradicionais, como reprodução seletiva e cruzamentos para criar plantas e animais com características mais desejáveis.

    1866 Gregor Mendel, um monge austríaco, cria dois tipos diferentes de ervilhas e identifica o processo básico da genética.

    1922 O primeiro milho híbrido é produzido e vendido comercialmente.

    1940 Os melhoristas de plantas aprendem a usar radiação ou produtos químicos para alterar aleatoriamente o DNA de um organismo.

    1953 Com base nas descobertas da química Rosalind Franklin, os cientistas James Watson e Francis Crick identificam a estrutura do DNA.

    1973 Os bioquímicos Herbert Boyer e Stanley Cohen desenvolvem a engenharia genética inserindo DNA de uma bactéria em outra.

    1982 O FDA aprova o primeiro produto OGM desenvolvido por meio de engenharia genética: insulina humana para tratar diabetes.

    1986 O governo federal estabelece a Estrutura Coordenada para a Regulamentação da Biotecnologia. Esta política descreve como a Food and Drug Administration (FDA), a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) e o Departamento de Agricultura dos EUA (USDA) trabalham juntos para regular a segurança dos OGM.

    1992 A política da FDA declara que os alimentos de plantas OGM devem atender aos mesmos requisitos, incluindo os mesmos padrões de segurança, que os alimentos derivados de plantas cultivadas tradicionalmente.

    1994 O primeiro produto OGM criado por meio de engenharia genética - um tomate OGM - torna-se disponível para venda depois que estudos avaliados por agências federais provaram que ele é tão seguro quanto o tomate tradicional.

    Década de 1990 A primeira onda de produtos OGM criados por meio da engenharia genética torna-se disponível aos consumidores: abóbora, soja, algodão, milho, mamão, tomate, batata e canola. Nem todos ainda estão disponíveis para venda.

    2003 A Organização Mundial da Saúde (OMS) e a Organização para a Alimentação e Agricultura (FAO) das Nações Unidas desenvolvem diretrizes e padrões internacionais para determinar a segurança de alimentos OGM.

    2005 Alfafa e beterraba OGM estão disponíveis para venda nos Estados Unidos.

    2015 O FDA aprova um pedido para a primeira modificação genética em um animal para uso como alimento, um salmão geneticamente modificado.

    2016 O Congresso aprova uma lei que exige a rotulagem de alguns alimentos produzidos por meio de engenharia genética e usa o termo “bioengenharia”, que começará a aparecer em alguns alimentos.

    2017 Maçãs OGM estão disponíveis para venda nos EUA.

    2019 A FDA conclui a consulta sobre o primeiro alimento de uma planta com genoma editado.


    Ralph Daniel Wright, Jr.

    A Suprema Corte da Flórida reverteu uma condenação por homicídio de duas acusações e uma sentença de pena de morte pelo assassinato de 2007 da ex-namorada de Wright, Paula O’Connor, e seu filho Alijah.

    Em 6 de julho de 2007, Paula O'Conner e seu filho Alijah, de 15 meses, foram encontrados mortos em sua casa em Tampa, Flórida. A mãe foi estrangulada e o bebê sufocado. Ralph Wright Jr., na época um sargento da Força Aérea que trabalhava nas proximidades, era namorado de O'Conner na época, ficou sob suspeita e foi acusado de duas acusações de assassinato em primeiro grau.

    Houve desacordo entre Wright e O'Conner sobre se Alijah era ou não filho biológico de Wright e, além desse motivo, o caso do estado também se concentrou em uma única luva preta que estava na cena do crime. Essa luva era do mesmo tipo emitido para a unidade militar de Wright, mas o teste de DNA pelo DDC não conseguiu comparar a luva com Wright, nem pôde ser absolutamente determinado se essa luva realmente veio ou não da base da Força Aérea de Wright.

    Apesar da falta de evidências forenses, Wright foi considerado culpado em ambas as acusações de homicídio e condenado à morte em 2014. As condenações foram apeladas para a Suprema Corte do Estado da Flórida. Com base em muitos fatores, incluindo os resultados dos testes de DNA realizados pelo DDC, em maio de 2017, o tribunal anulou por unanimidade a condenação de Wright pelos assassinatos, determinando que as provas contra ele eram "puramente circunstanciais".


    Piolhos e evolução humana

    Os fósseis podem nos dizer muito sobre a evolução humana, mas ainda deixam muitas perguntas sem resposta. Agora, há outra fonte de informação - embora não seja para os mais sensíveis. Depois de sugar nosso sangue por milhões de anos, os piolhos de repente estão provando seu valor: seu DNA acaba por conter um tesouro de pistas sobre nossa evolução.

    De onde viemos?

    PBS Airdate: 16 de fevereiro de 2011

    NEIL DEGRASSE TYSON (Astrofísico, Museu Americano de História Natural) : Olá, eu & # x27m Neil deGrasse Tyson, seu apresentador da NOVA scienceNOW, onde nesta temporada estamos fazendo seis grandes perguntas. Neste episódio: De onde viemos?

    O Sol os planetas nossa casa, a Terra: o que desencadeou sua criação?

    Fui à caça de evidências raras.

    . que está caindo do céu.

    RUBEN GARCIA (Caçador de meteoritos) : Parece muito grande!

    NEIL DEGRASSE TYSON: E está apontando para um nascimento cósmico, mais violento do que jamais imaginamos.

    Além disso, life: it & # x27s existe há bilhões de anos, mas como começou?

    JOHN SUTHERLAND (Universidade de Manchester, Inglaterra ): Você sabe o que quer fazer, mas não tem uma receita.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Por décadas, tentamos preparar os blocos de construção da vida, no laboratório, e recriar as origens de tudo, mas as partes não pareciam se encaixar, até agora.

    JOHN SUTHERLAND: Éramos nós que recuamos e vimos as coisas de uma maneira diferente.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Uma equipe pode ter reconstituído um passo fundamental no próprio nascimento da vida. Como eles fizeram isso?

    E quanto a nós e nossas origens? Eles dizem que algumas das questões mais cabeludas da evolução humana poderiam ser resolvidas por esses caras. Piolhos! Ai credo!

    MARK STONEKING (Instituto Max Planck) : Os piolhos estão conosco e evoluem conosco desde que existimos.

    KATIE SHEPHERD (Soluções para piolhos) : Agora, veja, bem aí? Agora venha direto para fora.

    ZIYA TONG (Correspondente) : Ó meu Deus. Ó meu Deus!

    PASTOR DE KATIE: Se você quiser apertar o botão vermelho do alarme na escola, tudo o que você precisa dizer é a palavra & quotlice & quot.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Esses minúsculos sugadores de sangue estão reescrevendo a história humana.

    JEAN-JACQUES HUBLIN (Instituto Max Planck) : Não podemos negligenciar os piolhos.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Além disso, de onde vem sua identidade? Sua memória, é claro.

    ANDRE FENTON (SUNY Downstate) : Minhas memórias me definem.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Este pesquisador do cérebro fez uma grande descoberta sobre como as memórias são formadas e até mesmo como podem ser apagadas.

    ANDRE FENTON: Você pode acabar com quem você é, e isso é uma coisa alarmante.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Tudo isso e muito mais neste episódio da NOVA scienceNOW!

    De onde viemos? Como chegamos aqui? Nossa história, no cosmos e no planeta Terra, foi moldada por incontáveis ​​eventos, alguns obviamente épicos, alguns aparentemente triviais, mas todos vitais para nos levar até este ponto, aqui e agora, as pessoas que somos hoje.

    Uma das razões pelas quais estamos aqui, porque existimos, é que a Terra, cosmicamente falando, está em um lugar relativamente pacífico: orbitando nosso Sol em um círculo quase perfeito. Nossa vizinhança cósmica concedeu vida bilhões de anos para evoluir, a maior parte imperturbada. Mas de onde veio esse pedaço estável de imóvel?

    Sabemos que estrelas e planetas, uma vez, começaram assim, com enormes nuvens de gás e poeira. Como chegamos daqui até aqui, ainda não descobrimos exatamente. Mas, ultimamente, nós encontramos algumas novas evidências intrigantes que nos dizem que nosso sistema solar pacífico pode ter começado com um evento violento.

    Se quisermos desvendar o segredo por trás da origem de nosso Sol e seus planetas, seria útil encontrar alguns vestígios do próprio nascimento, um evento que ocorreu cerca de quatro bilhões e meio de anos atrás. Felizmente, existem algumas rochas que sobraram dos nossos primeiros dias, asteróides formados durante o nascimento do nosso sistema solar. Ocasionalmente, alguns deles caem na Terra e, quando o fazem, são chamados de meteoritos.

    Vim aos desertos do Arizona para tentar rastrear algumas rochas espaciais raras.

    LAURENCE GARVIE (Arizona State University) : Lugar perfeito para a caça de meteoritos: sul do Arizona. Veja isso. Você não poderia pedir um lugar melhor. É um deserto aberto. É um antigo leito de lago e, portanto, a areia foi soprada, como agora, e está expondo as rochas que estão no solo. E você está apenas procurando por algo um pouco diferente. E você saberá quando o vir.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Bem, eu & # x27m da cidade. Então, tudo isso parece diferente. Eu estarei levando tudo de volta para você.

    Então, como você localiza um meteorito? Bem, às vezes, os sinais são difíceis de ignorar. Alguns deixam impactos profundos na Terra, como o que destruiu o Arizona e a cratera Barringer # x27s, há 50.000 anos. Mas a maioria deixa rastros menos óbvios. Eles podem ser tão pequenos quanto dados, reduzidos a cinzas rochosas. Em seguida, eles devem ser distinguidos das rochas da Terra.

    Uma característica se destaca em quase todos os meteoritos: o metal que eles possuem. Portanto, a melhor maneira de encontrar um meteorito é ouvi-lo primeiro.

    Nenhuma dúvida sobre isso.

    RUBEN GARCIA: E podemos pegar isso, até aqui.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Ruben Garcia trouxe algumas amostras e me mostrou por que um detector de metais é o melhor amigo do caçador de meteoritos.

    RUBEN GARCIA: É o que os caçadores de meteoritos chamam de "halo de cota". Você não precisa balançar sobre o meteorito. Você entra naquela área de halo e ouve o som subindo.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Você entra na zona.

    RUBEN GARCIA: Nós gostamos disso.

    Isso é muito típico de meteoritos.

    Isso é chamado de condrito comum. E cerca de 82 por cento de todos os meteoritos que caem serão dessa variedade.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Os condritos são meteoritos rochosos que não derreteram completamente. É isso que queremos encontrar.

    RUBEN GARCIA: Há & # x27s mais. Na verdade, temos o que chamamos de bengalas de meteorito, e é disso que eu estava falando.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Estes são os tacos de golfe. Eu sei. Isso é um golfe.

    RUBEN GARCIA: Este é um clube de golfe com um muito forte, neste caso, dois ímãs muito fortes presos.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Vou testá-lo. Mmm hmm.

    RUBEN GARCIA: . com a bengala e veja o que você tem.

    RUBEN GARCIA: Ai está. Música para meus ouvidos!

    NEIL DEGRASSE TYSON: Eu encontrei um meteorito.

    RUBEN GARCIA: Você certamente tem.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Eu fico com este.

    Vocês estão prontos para encontrar alguns meteoritos?

    LAURENCE GARVIE: Vamos encontrar alguns.

    RUBEN GARCIA: Vamos fazer isso.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Caçar meteoritos é como tentar encontrar uma pedra em quilômetros de praia.

    LAURENCE GARVIE: Um dos alunos de graduação encontrou algo.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Oh, obrigada.

    RUBEN GARCIA: Parece muito grande.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Tudo bem.

    ESTUDANTE GRADUADO: Aí está!

    NEIL DEGRASSE TYSON: Um equipamento agrícola?

    RUBEN GARCIA: Este é o seu primeiro & quotmeteor-errado. & Quot Parabéns!

    NEIL DEGRASSE TYSON: & quotMeteor-errado? & quot

    NEIL DEGRASSE TYSON: Mas eu quero um & quotmeteor-certo & quot.

    LAURENCE GARVIE: Então, tudo o que fazemos é nos espalhar agora e simplesmente.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Nós apenas nos dispersamos. Esta é uma área inteira aqui.

    LAURENCE GARVIE: Pode ser em qualquer lugar aqui.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Pegou algo.

    LAURENCE GARVIE: Não tem características de meteorito.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Hmmm. A caça ao meteorito é muito mais difícil do que parece e, em alguns dias, você não encontra nenhum.

    Então eles me disseram que eram os restos mortais de um caçador de meteoritos que saiu despreparado.

    Este é um daqueles dias.

    Não há como dizer o que você descobrirá aqui.

    Felizmente, ao longo dos anos, os caçadores encontraram mais de 30 mil espécimes. O maior - com cerca de 60 toneladas - desembarcou na África há 80.000 anos. Alguns dos mais raros são pedaços da lua, explodidos aqui depois de impactos ali.

    Mas uma das coisas mais legais sobre meteoritos é que a maioria foi formada há quatro bilhões e meio de anos, durante o nascimento de nosso sistema solar, quando, por razões ainda desconhecidas, uma nuvem de gás e poeira foi transformada em um sol com planetas circulando. Então, essas rochas espaciais podem nos dizer o que desencadeou o evento?

    Aqui no Arizona State & # x27s Center for Meteorite Studies, seu diretor, Mini Wadhwa.

    MEENAKSHI & quotMINI & quot WADHWA (Arizona State University) : Entre

    NEIL DEGRASSE TYSON:. está tentando decifrar nosso passado cósmico.

    MINI WADHWA: Aqui, você vai se vestir para ir para o laboratório limpo.

    NEIL DEGRASSE TYSON: As roupas de proteção evitam a contaminação por partículas estranhas.

    Lá dentro, Wadhwa decompõe meteoritos em busca de sua certidão de nascimento química. Depois de esmagá-los e dissolvê-los em ácido, ela pode identificar os átomos e moléculas dentro deles. Os resultados? Este meteorito de 4,5 bilhões de anos está misturado a um tipo especial de átomo chamado níquel 60.

    MINI WADHWA: O níquel 60 é interessante para nós, porque é o produto da decomposição, a filha, do ferro 60. E o ferro 60 é realmente o que buscamos.

    NEIL DEGRASSE TYSON: O níquel 60 é criado quando outro átomo, o ferro 60, decai por radioatividade. Esse número, 60, diz quantos prótons e nêutrons estão em um núcleo do átomo & # x27s, então quando esta rocha se formou, quatro bilhões e meio de anos atrás, ela foi originalmente infundida com ferro 60. E o ferro 60 é criado em apenas um lugar: uma supernova.

    Uma supernova é a explosão violenta e destrutiva que marca a morte de uma estrela massiva. Isso significa que quando esses meteoritos estavam se formando a partir de uma nuvem de gás durante o nascimento de nosso sistema solar, a nuvem de gás foi borrifada com ferro 60 de uma explosão de supernova.

    MINI WADHWA: Estamos interessados ​​no ferro 60 porque ele pode ser ejetado por uma supernova próxima.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Pouco antes de todos nascermos.

    MINI WADHWA: . logo antes do nascimento do sistema solar.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Mas espere um minuto. Uma supernova é uma das explosões mais poderosas do universo. É tão luminoso que pode ser visto ao longo de bilhões de anos-luz. Ele libera em um instante tanta energia quanto o nosso sol produzirá durante sua vida de 10 bilhões de anos. Então, como um bebê sistema solar poderia sobreviver a um evento tão violento e destrutivo?

    Bem, alguns pesquisadores acham que a razão pela qual sobrevivemos é que a explosão da supernova foi na verdade o gatilho que criou nosso sistema solar em primeiro lugar.

    ALAN BOSS (Carnegie Institution of Washington) : A única pergunta que estamos tentando entender agora é: & quotPoderia tal supernova estar realmente envolvida na formação de nosso próprio sistema solar? & Quot

    NEIL DEGRASSE TYSON: Alan Boss é um astrofísico convencido de que devemos nossa existência a uma supernova. Ele pensa que aconteceu assim: como tudo no universo, começamos como uma nuvem de gás e poeira, em seguida, uma estrela massiva distante morreu e se tornou uma supernova, enviando uma onda de choque em nossa direção quando a onda de pressão atingiu a nuvem, ela entrou em colapso e condensado, iniciando uma cadeia de eventos que levou à formação do nosso sol.

    Você pode pensar nisso como um limpador de neve.

    Você pode criar montes de neve ou destruí-los.

    ERIK WILSON (Labrador Mountain Ski Resort) : Podemos fazer ou / ou.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Então, você é a supernova da pista de esqui.

    ERIK WILSON: Isso & # x27s com certeza.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Conforme o arado empurra um estacionamento de neve fofa e leve, a neve se aglomera em pedaços cada vez maiores. No espaço, a pressão que atinge uma nuvem de gás tem um efeito semelhante, exceto que, em vez de bolas de neve, você obtém estrelas!

    Depois que você obtém os ingredientes de uma estrela, a gravidade atrai o restante do gás e da poeira para um disco giratório gigante. A poeira continua a grudar, aglomerando-se em asteróides rochosos, que eventualmente se tornam planetas rochosos em órbita. E pronto: um sistema solar!

    Então é daí que viemos?

    Bem, nem todo mundo está comprando a teoria & quotsupernova-as-a-criador & quot.

    STEVE DESCH (Arizona State University) : O que permanece um pouco controverso sobre essa ideia é que você não pode ter aquela nuvem fofa perto da supernova. Quando a onda de choque está saindo da explosão da supernova, ela é super forte.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Para Steve Desch, uma supernova atingindo uma nuvem de gás tem mais probabilidade de fazer isso. Como um limpa-neve em overdrive, uma onda de choque de supernova pode varrer qualquer nuvem de gás em seu caminho.

    Desch acha que algo mais suave desencadeou o colapso: um choque impulsionado pela radiação de uma estrela massiva, mas Alan Boss analisou os números e insiste que, à distância certa, uma onda de choque de supernova seria transformada de um destruidor em um criador.

    ALAN BOSS: Acreditamos que nosso próprio sistema solar era uma nuvem, situada lá no espaço, mais ou menos cuidando de seus próprios negócios, quando uma onda de choque de supernova atingiu a nuvem e a fez colapsar e formar um novo sistema estelar.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Ainda não sabemos com certeza qual foi o gatilho, mas como descobrimos meteoritos com poeira de supernova, sabemos que uma explosão violenta abalou nossa vizinhança cósmica no momento de nosso nascimento, e é bem possível que sem isso, nosso sistema solar estável e imponente nunca existiria.

    Nosso sistema solar tinha centenas de planetas do tamanho da lua.

    Ao longo de muitos, muitos anos, eles se esmagaram para formar planetas menores e maiores.

    E esses se esmagaram para formar menos planetas ainda maiores.

    Até que um dia, apenas alguns realmente grandes permaneceram.

    Os planetas do nosso sistema solar.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Um dos eventos mais significativos em nosso passado distante ainda é talvez o maior mistério: as origens da própria vida. Como tudo começou?

    Se você olhar para baixo na árvore evolutiva da vida, verá que nós, mamíferos, derivamos dos répteis, que se ramificaram dos peixes, e assim por diante, até a base da árvore, um ancestral comum, alguns únicos organismo celulósico, bilhões de anos atrás. Mas o que veio antes disso? E de onde veio a primeira coisa viva?

    O correspondente Chad Cohen cava profundamente nas raízes da árvore e descobre algumas pesquisas inovadoras sobre como a vida começou.

    CHAD COHEN (Correspondente) : Tudo na Terra que já viveu veio de um ancestral antigo há bilhões de anos, talvez um organismo unicelular simples como este. Mas de onde veio isso? De onde surgiu a primeira vida?

    JACK SZOSTAK (Massachusetts General Hospital) : A vida emergiu da química, e então ela & # x27s. depois disso, são apenas detalhes, certo?

    CHAD COHEN: Portanto, na raiz da árvore da vida, ao que parece, está a química: elementos simples como carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Mas como eles foram cozidos juntos nas moléculas complexas da vida?

    JOHN SUTHERLAND: Nós estamos aqui no planeta e devemos estar aqui como resultado da química orgânica.

    CHAD COHEN: John Sutherland, da University of Manchester, Inglaterra, junto com os co-autores Matt Powner e Béatrice Gérland.

    Bí ‰ ATRICE Gí ‰ RLAND (Universidade de Manchester, Inglaterra) : Béatrice Gérland.

    CHAD COHEN: Ele e sua equipe assumiram a tarefa de procurar o Santo Graal da vida.

    JOHN SUTHERLAND: Você sabe o que quer fazer, mas não tem uma receita.

    CHAD COHEN: Todos nós podemos imaginar como é isso. Na cozinha, reunimos diferentes ingredientes o tempo todo para fazer todos os tipos de coisas diferentes. No entanto, é a receita que faz tudo funcionar. Tomemos por exemplo: o folhado de creme.

    Bí ‰ ATRICE Gí ‰ RLAND: Oh, sim, pí ¢ te í choux.

    CHAD COHEN: Ok, pí ¢ te í choux, como é conhecido em francês. Nesse caso, eu conheço os ingredientes: farinha, ovos, leite, água, manteiga. O que não sei é a receita. Então, posso tentar misturar todas essas coisas e assá-las.

    Eu poderia tentar pedidos diferentes, combinações diferentes, quantidades diferentes, mas o que você obtém não é pí ¢ teí ​​choux.

    Muito frágil. Demasiado difícil. Também. bem, eu não tenho ideia.

    As tentativas de encontrar a receita para o início da vida também não tiveram sucesso, embora os pesquisadores conhecessem os ingredientes básicos.

    JACK SZOSTAK: Sim, exatamente.

    CHAD COHEN: Jack Szostak, ganhador do Prêmio Nobel, e sua equipe do Hospital Geral de Massachusetts dizem que a infância precisava de duas coisas.

    JACK SZOSTAK: Você precisa da membrana celular.

    CHAD COHEN: . um recipiente, algo para viver e manter outras coisas fora.

    JACK SZOSTAK: E você precisa de algum material genético, algo que possa permitir a herança de informações.

    CHAD COHEN: Cada criatura moderna usa D.N.A. fazer isso. É um manual de instruções do organismo, código genético, explicitado em produtos químicos dentro desta dupla hélice sinuosa. D.N.A. há muito tempo é aclamado como a molécula fundamental da vida. Também temos R.N.A., geralmente descrito como auxiliar D.N.A. & # X27s. Mas agora, ao que parece, R.N.A. tem um papel principal.

    JACK SZOSTAK: Anos atrás R.N.A. foi uma espécie de pequeno jogador na célula. Agora nossa imagem & # x27s completamente invertida e achamos que R.N.A. & # X27s é realmente o importante.

    CHAD COHEN: R.N.A. tem um código genético também escrito com produtos químicos: A, C, G e U. Eles são usados ​​para ajudar a construir as proteínas que constituem as células em nosso corpo: pele, cabelo, células cerebrais, o coração. R.N.A. ajuda a torná-los todos.

    Então, qual é a receita do R.N.A.? É feito de três partes: um açúcar, um fosfato e uma única letra do código genético, uma base. Cada uma dessas partes é feita de produtos químicos simples que existiam na Terra primitiva, mas ninguém foi capaz de colocá-los juntos, isto é, até que John Sutherland apareceu.

    JOHN SUTHERLAND: Nós éramos os caras que recuaram e olharam para as coisas de uma maneira diferente.

    CHAD COHEN: Uma coisa é fazer produtos químicos no laboratório, mas não havia laboratórios na Terra primitiva. Então Sutherland tentou replicar as condições de alguma forma, simular como seria a Terra.

    JOHN SUTHERLAND: Simule a química real que ocorreu.

    CHAD COHEN: . começando com sua versão do que Charles Darwin sugeriu como o local perfeito para a fonte da vida, um pequeno lago quente.

    JOHN SUTHERLAND: O próprio tanque é, na verdade, um pequeno frasco de fundo redondo.

    CHAD COHEN: E porque era um pequeno lago quente.

    JOHN SUTHERLAND: É mais ou menos a temperatura de uma xícara de chá inglês.

    E assim eles resolveram o problema em questão: tentar fazer R.N.A. Sabendo quais produtos químicos seriam necessários, a questão era como cozinhá-los juntos.

    As pessoas já conhecem os ingredientes há algum tempo, mas a receita não tem dado muito certo.

    JOHN SUTHERLAND: Você realmente tem que ser a pessoa que escreve o livro de receitas.

    CHAD COHEN: Então, isso significa que temos que voltar para a cozinha e tentar combinar nossos ingredientes para pí ¢ teí ​​choux de uma nova maneira. Lembre-se dos ingredientes: ovos, leite, farinha, água e manteiga. Nós os combinamos antes, sem sorte. Mas agora temos um verdadeiro chef para nos ajudar.

    RICHARD COPPEDGE (Culinary Institute of America) : Bem, você tinha os ingredientes certos, mas esqueceu uma etapa muito importante. É essa etapa intermediária.

    CHAD COHEN: O chef Richard Coppedge, do Culinary Institute of America, explica que eu estava perdendo uma etapa intermediária muito importante.

    RICHARD COPPEDGE: Você não pré-cozinhou a mistura.

    CHAD COHEN: Não consigo simplesmente misturar essas coisas e assar?

    RICHARD COPPEDGE: Não, porque é por isso que você tem isso.

    CHAD COHEN: Pré-cozinhado? O que significa pré-cozinhar algo?

    Alguns dos ingredientes precisam ser cozidos juntos primeiro.

    Esta é a etapa intermediária que.

    RICHARD COPPEDGE: . que você não fez antes.

    CHAD COHEN: Primeiro cozinho a água, o leite, a manteiga e a farinha juntos. Sem ovos! Então.

    RICHARD COPPEDGE: Leve para a batedeira. Agora você pode adicionar os ovos.

    CHAD COHEN: Ok, agora, finalmente. Certo.

    E você obtém a mistura certa.

    RICHARD COPPEDGE: Tudo bem. Isso está pronto para ser assado.

    RICHARD COPPEDGE: Uau. Eles parecem perfeitos.

    Sem essa etapa intermediária de pré-cozimento, você realmente não tem pí ¢ teí ​​choux. Não é muito de nada sem aquela etapa intermediária de pré-cozimento.

    CHAD COHEN: E aparentemente esse era o problema que os cientistas estavam tendo com o R.N.A .: tentando combinar todas as partes. E essa não é a maneira de fazer isso.

    JOHN SUTHERLAND: Não, não é.

    CHAD COHEN: Portanto, a equipe de Sutherland e # x27s deu seu próprio passo intermediário. Primeiro, eles criaram um híbrido feito de um açúcar e apenas metade da base, a parte que contém o código genético.Essa substância intermediária se juntou no frasco pelo simples processo de evaporação.

    JOHN SUTHERLAND: Parece uma mancha ou mancha no interior do frasco.

    CHAD COHEN: Na Terra primitiva, o intermediário teria se formado por evaporação, feito seu caminho para a atmosfera e então caído do céu.

    JOHN SUTHERLAND: Então isso cairia na chuva. Ou, se a temperatura fosse baixa, ele se precipitaria como partículas sólidas e cairia no chão, quase como uma espécie de neve orgânica.

    CHAD COHEN: . e, como no laboratório, encontrando-se com os produtos químicos restantes em talvez outro pequeno lago quente e unindo-se na etapa final. E funcionou! Pela primeira vez, os cientistas criaram um bloco de construção de R.N.A., o que & # x27s chamou de ribonucleotídeo, contendo a base C. Em retrospectiva, é muito simples.

    JACK SZOSTAK: Nunca me ocorreu tentar colocá-los juntos em uma ordem diferente, então não era óbvio.

    CHAD COHEN: Foi, de fato, uma conquista incrível.

    JOHN SUTHERLAND: & # x27Porque se você pegar a mistura certa de ingredientes, na ordem certa, com o conjunto certo de condições, você pode cozinhar um bom pedaço de massa. Posso fazer um ribonucleotídeo.

    CHAD COHEN: E tudo aconteceu em etapas simples que poderiam ter acontecido por conta própria na Terra primitiva.

    JOHN SUTHERLAND: Minha equipe e eu recriamos um cenário da Terra primitiva e o deixamos rodar. E a química faz isso sozinha.

    CHAD COHEN: Mas isso não foi tudo. Eles pegaram seu pedaço de R.N.A. e o sujeitou a algo mais fácil de encontrar na Terra primitiva.

    JOHN SUTHERLAND: Portanto, se você apertar o botão, verá o que acontece quando o sol brilha.

    CHAD COHEN: Acontece algo incrível. A luz que brilha sobre a amostra transforma algumas das bases C, o bit que compõe o código genético, em citações & quotU & quot;

    JOHN SUTHERLAND: Então, dois pelo preço de um, apenas por ter o sol brilhando.

    CHAD COHEN: Eles descobriram um caminho natural para duas das quatro letras de R.N.A., letras que codificam as proteínas que constroem todas as coisas vivas.

    JOHN SUTHERLAND: Estávamos muito felizes, na verdade.

    CHAD COHEN: Eufemismo?

    Bí ‰ ATRICE Gí ‰ RLAND: Não, eles estavam felizes. Eu nunca diria o contrário, mas à maneira inglesa deles.

    JOHN SUTHERLAND: Devíamos ter feito uma viagem a um pub local.

    CHAD COHEN: E assim, embora estejamos muito longe de descobrir exatamente como a vida começou.

    JACK SZOSTAK: Eles realmente resolveram, eu acho, uma das questões centrais da química pré-biótica.

    CHAD COHEN: . eles preencheram um pedaço daquele misterioso lado de baixo da árvore da vida, porque, conforme rastreamos nossas origens olhando para baixo, químicos como Sutherland estão vendo as coisas de uma maneira diferente.

    JOHN SUTHERLAND: O que você vê olhando para baixo da biologia é o que vemos olhando para cima da química, e podemos realmente estabelecer uma ligação entre os dois.

    CHAD COHEN: Um caminho que vai dos produtos químicos simples aos mais complexos, até que a química se torne biologia. Eles nos deram um vislumbre de onde viemos.

    A receita de John Sutherland & # x27s para a vida exigia luz solar.

    Aqui está uma receita possível para as moléculas da vida que NÃO requerem luz solar.

    Misture metais e minerais com gases vulcânicos.

    Pressurize até 14.700 libras por polegada quadrada.

    Onde no mundo você encontra uma cozinha assim?

    Aberturas vulcânicas, milhares de metros abaixo da superfície, bem aqui na Terra.

    E talvez em lugares como Júpiter e a lua # x27s, Europa.

    NEIL DEGRASSE TYSON: A vida existiu na Terra por quase quatro bilhões de anos antes que qualquer coisa remotamente parecida com um ser humano aparecesse. E mesmo então, quando começamos a nos separar de outros macacos há cerca de 10.000.000 de anos, nossos ancestrais pareciam bem diferentes.

    Por um lado, eles eram muito mais peludos. Então, em algum ponto, o cabelo desapareceu principalmente de partes de nossos corpos e permaneceu em algumas outras, incluindo a cabeça. Sem a pele do corpo, tínhamos que descobrir como fazer roupas para nos manter aquecidos.

    Como cabelo e roupas não aparecem muito no registro fóssil, descobrir quando e por que tudo isso aconteceu confundiu os paleontólogos, mas, recentemente, descobrimos uma testemunha de nossa história cabeluda.

    O correspondente Ziya Tong vasculhou as evidências para encontrar a criatura furtiva e diminuta que agora revela algumas novas pistas sobre nossas origens e define os principais passos em nosso caminho para ser humano.

    ZIYA TONG: Essas pequenas criaturas podem não ser bonitas, mas os cientistas só agora estão descobrindo o quanto os piolhos podem revelar sobre nosso passado.

    MARK STONEKING: Presumivelmente, os piolhos estiveram conosco, evoluíram conosco e se adaptaram conosco, desde que existimos como uma espécie separada e mesmo antes da origem dos humanos.

    ZIYA TONG: A maioria dos pais fica horrorizada ao saber que seu filho pode ter piolhos, mas quando o biólogo evolucionista Mark Stoneking recebeu a notícia, ficou apenas curioso.

    MARK STONEKING: Meu filho voltou da escola com um bilhete do professor dizendo que uma criança de sua classe tinha vindo para a aula com piolhos, e no panfleto havia fatos sobre piolhos.

    ZIYA TONG: Dois fatos chamaram sua atenção: os piolhos vivem apenas no couro cabeludo humano e não podem passar mais de um dia sem beber nosso sangue.

    MARK STONEKING: Mas então, quando comecei a examinar isso com mais detalhes, descobri que era potencialmente ainda mais interessante.

    ZIYA TONG: Stoneking descobriu que a história dos piolhos contém pistas sobre nossa história antiga, que remonta aos primórdios da própria humanidade.

    Muito do que sabemos sobre a evolução humana vem deles: os ossos fossilizados de nossos ancestrais. Com a ajuda deles, rastreamos nossa evolução de pequenas criaturas peludas aos seres de grande cérebro que nos tornamos hoje. Mas os ossos não podem nos dizer tudo.

    Um mistério que confundiu os caçadores de fósseis foi quando começamos a usar roupas. Não estamos falando desse tipo de roupa, mas de algo mais básico.

    JEAN-JACQUES HUBLIN: Não temos nenhuma evidência direta para responder à pergunta quando a primeira roupa foi desenvolvida, e é uma pergunta muito importante.

    ZIYA TONG: Importante porque nos ajudará a controlar quando deixamos a África, nosso lar ancestral, e nos espalharmos por regiões mais frias.

    As primeiras pistas são as agulhas de costura de osso que datam de 40.000 anos atrás, mas sabemos que os primeiros humanos já viajaram pelo mundo muito antes disso. Seus restos fósseis foram encontrados em todo o mundo.

    JEAN-JACQUES HUBLIN: Eles eram criaturas tropicais e tiveram que se adaptar a este novo ambiente, e é realmente uma questão intrigante descobrir como eles foram capazes de lidar com esse tipo de ambiente.

    ZIYA TONG: Em algum momento nossos ancestrais descobriram como se embrulhar, mas quando?

    DAVID REED (Museu de História Natural da Flórida) : É realmente fascinante para mim que possamos usar esses parasitas para estudar tantos aspectos da história evolutiva humana. Ziya, você não vai acreditar.

    ZIYA TONG: David Reed é agora o maior especialista do mundo na evolução dos piolhos. Ele acha que as pragas podem resolver todos os tipos de mistérios sobre nosso passado, como quando começamos a usar roupas.

    Ele está me levando a um shopping center local, na Flórida, para ver se eu tenho o que é preciso para ser um detalhista profissional.

    DAVID REED: Ziya, esta é a Katie da Lice Solutions.

    ZIYA TONG: Prazer em conhecê-lo.

    PASTOR DE KATIE: Prazer em conhecê-lo.

    ZIYA TONG: E qual é seu nome?

    KYLEE (Cliente de soluções para piolhos) : Kylee.

    Então, o que vamos procurar hoje?

    KATIE SHEPHERD : Vamos ver se Kylee tem piolhos.

    ZIYA TONG: Katie vai me ensinar a remover os piolhos da maneira antiga, com a mão.

    KATIE SHEPHERD : Inicialmente, gosto de repartir o cabelo aqui.

    Ver? Bem aí, bem aí.

    ZIYA TONG: OK. Eu só vou direto, assim?

    PASTOR DE KATIE: Agora venha direto, totalmente para fora.

    ZIYA TONG: Ó meu Deus. Ó meu Deus!

    Então, eu tenho algumas amostras. Então, o que vamos fazer com esses caras?

    DAVID REED: Bem, vamos levá-los de volta ao laboratório e estudar seu D.N.A.

    ZIYA TONG: De volta ao laboratório, Reed estuda o D.N.A. de, não só o piolho da cabeça, mas também desse carinha: pediculus humanus humanus, o piolho do corpo ou da roupa.

    A olho nu, ele parece idêntico ao piolho da cabeça, mas existem algumas diferenças importantes: ele vive e bota seus ovos apenas na roupa e na roupa de cama e, ao contrário do piolho da cabeça, o piolho da roupa pode matar você.

    DAVID REED: . que carrega três doenças mortais que mataram milhões de humanos na história recente. Há tifo epidêmico, febre das trincheiras e febre recorrente. Por causa dessas doenças que carregam, eles foram parcialmente responsáveis ​​por dizimar o Grande Exército de Napoleão durante sua famosa marcha de inverno.

    ZIYA TONG: Por mais perigosos que sejam, para Reed, os piolhos da roupa são fascinantes, porque devem ter evoluído dos piolhos, e só puderam fazer isso depois que começamos a usar roupas.

    DAVID REED: Os piolhos da roupa não teriam um nicho para viver até que os humanos começassem a usar roupas. Portanto, se pudermos aprender quando eles começaram a surgir das populações de piolhos, podemos aprender quando os humanos começaram a usar roupas pela primeira vez.

    ZIYA TONG: Reed decidiu determinar quando o piolho da cabeça e o da roupa se dividiram em duas espécies distintas. Para fazer isso, ele usou uma técnica de datação genética chamada relógio molecular.

    Veja como funciona: D.N.A. é feito de uma sequência de quatro produtos químicos conhecidos por suas iniciais a, c, g e t. A D.N.A. a sequência sofre mutação, ou muda, aleatoriamente, mas a uma taxa conhecida.

    MARK STONEKING: D.N.A. as sequências mudam por mutações, e a ideia por trás do relógio molecular é que essas mudanças ocorrem, mais ou menos, a uma taxa constante, ao longo do tempo.

    ZIYA TONG: Quando Reed comparou o D.N.A. de piolhos de roupas modernas a piolhos de cabeça humana, ele descobriu que as duas espécies se separaram há mais de 170.000 anos, e foi aí que começamos a usar roupas, diz Reed.

    DAVID REED: Cento e setenta mil anos é importante, porque isso nos diz que os humanos modernos tinham a tecnologia para usar roupas enquanto ainda estavam na África. E isso, então, permitiu que eles colonizassem com sucesso outras partes do mundo.

    ZIYA TONG: Os cientistas acreditam que a invenção das roupas na África foi um fator-chave para permitir que nossos ancestrais migrassem para climas mais frios e se propagassem pelo globo.

    A invenção das roupas é apenas um dos mistérios que os piolhos estão ajudando a resolver. Eles também contêm pistas cruciais para o grande evento que tornou as roupas necessárias em primeiro lugar: a perda de nossa pele.

    MARK STONEKING: A perda de pelos do corpo é interessante para os antropólogos, porque é uma característica que nos distingue de nossos parentes vivos mais próximos, os chimpanzés. Eles têm pelos no corpo, nós não.

    ZIYA TONG: O problema é que ninguém foi capaz de determinar quando nossos ancestrais deram esse grande passo evolutivo. Acontece que a resposta pode estar com outro tipo de piolho, ainda menos bem-vindo do que os piolhos. O caranguejo, ou piolho púbico, vive apenas na região púbica humana e tem grandes garras projetadas para agarrar os pelos mais grossos.

    Sabemos que os piolhos púbicos não evoluíram dos piolhos. Eles são uma espécie completamente diferente, tão diferentes que devemos tê-los capturado de outro animal.

    MARK STONEKING: Os piolhos púbicos humanos estão mais intimamente relacionados aos piolhos do gorila do que a outros piolhos humanos.

    ZIYA TONG: Na verdade, os cientistas não sabem exatamente como os piolhos saltaram dos gorilas para nossos ancestrais humanos. Eles especulam que podemos tê-los comido ou talvez dormido em seus ninhos. Mas eles sabem que, para que os piolhos do caranguejo sobrevivam em nossos corpos, algo tinha que ceder.

    MARK STONEKING: Perdemos os pelos do corpo e isso basicamente criou uma, se quiserem, uma barreira geográfica entre a região púbica e a região da cabeça que os piolhos não podiam cruzar.

    ZIYA TONG: Assim, tanto os piolhos como os piolhos conseguiram se desenvolver em nossos corpos, graças a essa terra sem piolhos: a extensão da pele em nosso torso.

    Portanto, se pudermos descobrir quando os piolhos do caranguejo apareceram como uma espécie separada, isso deve nos dizer quando começamos a mostrar toda aquela pele.

    Para encontrar a resposta, David Reed comparou o D.N.A. de piolhos do gorila e piolhos do caranguejo humano. Ele descobriu que as duas espécies se dividiram há cerca de 3.000.000 de anos. E foi quando David Reed acredita que perdemos os pelos do corpo, quando ainda éramos pequenas criaturas semelhantes a chimpanzés, com poucas das qualidades que consideramos humanas.

    DAVID REED A maioria das estimativas não vai além de um milhão de anos e sugere que perdemos nosso cabelo nessa época. Esses piolhos estão nos contando uma história muito diferente, que podemos ter perdido os pelos do corpo há cerca de 3.000.000 de anos.

    ZIYA TONG: E isso é um marco na evolução humana, porque perder o pelo permitiu que nossos ancestrais regulassem o calor do corpo suando com mais eficiência. Eventualmente, eles poderiam correr longas distâncias e caçar animais selvagens. A proteína fornecida foi essencial para o desenvolvimento de um grande cérebro, a marca registrada de se tornar humano.

    Juntar os detalhes de nossa jornada humana é uma tarefa desafiadora. É irônico que algumas das lacunas mais misteriosas estejam sendo preenchidas por uma criatura da qual nunca gostamos.

    JEAN-JACQUES HUBLIN: Não podemos negligenciar nenhuma evidência. E se os piolhos nos ensinam algo, é muito importante. Portanto, não podemos negligenciar os piolhos.

    Aqui & # x27s uma linha do tempo das maiores conquistas dos primeiros humanos & # x27s.

    Ah, sim, então há a criação de ferramentas & # x27s.

    Ferramentas: 33 milhões de anos atrás

    NEIL DEGRASSE TYSON: Todos os humanos, todas as criaturas vivas, têm origens comuns, mas e quanto às nossas origens individuais, nossa própria história pessoal? Onde é que isso veio?

    Quem você é, onde esteve e o que fez está tudo aqui, capturado e preservado em suas memórias. Se você perder isso - a história de suas próprias origens - você perderá sua identidade, seu senso de identidade.

    No perfil deste episódio & # x27s, encontramos um pesquisador cujo fascínio por como funcionam a memória e a identidade o levou a descobrir uma substância química que tem o poder de apagar memórias e fazer desaparecer o nosso sentido de onde viemos.

    Como um novo pai, Andre Fenton adora capturar memórias de sua filha bebê Zora e sua esposa Lisa.

    ANDRE FENTON: Esse & # x27s Zora & # x27s primeiro Halloween.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Andre pensa em todas as suas memórias como vivendo em um conjunto dinâmico de arquivos em sua mente, onde elas são armazenadas e adicionadas para uma vida.

    ANDRE FENTON: A memória define uma pessoa. Minhas memórias, de várias maneiras, me definem.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Como neurobiologista da SUNY Downstate, no Brooklyn, Andre se tornou famoso como o cara que, com uma simples injeção, pode apagar uma memória para sempre.

    TODD ​​SACKTOR (SUNY Downstate) : Os cientistas pensaram que era impossível apagar uma memória, então isso foi, tipo, um choque para toda a comunidade.

    ANDRE FENTON: Você pode acabar com quem você é, e isso é uma coisa alarmante.

    NEIL DEGRASSE TYSON: As ideias de ponta de Andre exploram nossas esperanças e medos mais profundos, algo que vimos nos filmes.

    ANDRE FENTON: Há & # x27s Eternal Sunshine of the Spotless Mind que deliberadamente investiga o que aconteceria se você pudesse apagar dolorosas memórias amorosas.

    JIM CARREY (Como Joel Barrish em Eternal Sunshine of the Spotless Mind / Film Clip): I & # x27m apagando você e estou feliz.

    ANDRE FENTON: A conclusão é que não é bom.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Exceto que o que Andre & # x27s está fazendo é real. Seu fascínio pelo funcionamento interno da mente remonta à sua infância. Nascido na Guiana, André teve que se adaptar a um mundo novo e estranho desde muito jovem.

    ANDRE FENTON: Quando eu tinha seis ou sete anos, me mudei para Toronto, Canadá, o que era essencialmente uma nova cultura. Então aprendi a andar de skate imediatamente.

    NEIL DEGRASSE TYSON: E em casa, Andre teve que lidar com a relação tumultuada entre sua mãe e seu padrasto.

    ANDRE FENTON: Eles devem ter se separado, não sei, cerca de 10 vezes durante o casamento. Eles se divorciaram duas vezes. Tenho lembranças dolorosas e se você tivesse me perguntado logo depois que meu padrasto fez as malas, & quotVocê gostaria de se livrar dessa memória? & Quot A resposta poderia, provavelmente, ser & quotSim & quot;

    Quando eu estava no colégio, fiquei profundamente interessado em entender: & quotQuem é você neste mundo? Qual é a natureza da minha experiência? & Quot

    NEIL DEGRASSE TYSON: Na Universidade McGill de Montreal e # x27s, Andre procurou respostas. Ele tentou meditação e filosofia. Em seguida, um filme sugeriu que a peça-chave desse quebra-cabeça pode estar dentro de sua própria cabeça.

    ANDRE FENTON: Eu tinha visto Altered States, em que um psicólogo entra em um tanque de privação sensorial e tem experiências que vêm de seu cérebro e ele é seduzido por isso.

    WILLIAM HURT (Como Eddie Jessup em Altered States / Film Clip) : Bela!

    NEIL DEGRASSE TYSON: Então, Andre rastreou um tanque de privação sensorial para tentar por si mesmo.

    ANDRE FENTON: E foi como uma meditação instantânea. E o que me fascinou foi que minha mente construía imagens. Eu podia me mover bem rápido, às vezes, tipo, velocidade de dobra rápido, e em outras vezes, muito, muito devagar. E não havia nada que eu estivesse realmente experimentando que estivesse fora de mim.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Seu tempo no tanque convenceu Andre de que, para entender suas experiências, ele primeiro deve aprender como funciona o cérebro. Foi quando ele se voltou para a neurociência. Um dos primeiros desafios no laboratório foi criar um dispositivo que obrigasse um rato a adquirir uma memória específica, uma espécie de máquina de fazer memória.

    Andre aplicou uma corrente elétrica que enviaria um choque inofensivo sempre que o rato entrasse no triângulo invisível. No futuro, o rato deve se lembrar de evitar essa área. O dispositivo foi denominado & quotthe tarefa de evitar local. & Quot

    Mas, como Andre estava interessado apenas na memória espacial, ele precisava ter certeza de que o rato não estava trapaceando usando a visão, o som ou o cheiro para navegar pela superfície da arena.

    Para ser mais esperto que o rato, Andre começou a procurar obsessivamente por uma solução.

    LISA ROBINSON (Andre Fenton e # x27s esposa) : Bem, Andre é um multitarefa incrível.Você sabe, eu acho que um momento típico com Andre é que ele está passeando com o cachorro, carregando Zora em seu BABYBJí – RN ®, falando em seu telefone celular em uma teleconferência e tirando dinheiro do banco, mais ou menos, tudo ao mesmo tempo.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Mas muitas de suas melhores ideias surgem em um lugar incomum.

    ANDRE FENTON: Eu fico muito tempo no chuveiro, pensando em coisas que a minha família está muito infeliz, porque a gente só tem um banho.

    LISA ROBINSON: É como as peças de um quebra-cabeça que ele precisa encaixar, e ele meio que trabalha e trabalha nele até ouvir um clique.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Foi quando ele teve um grande avanço com sua máquina de fazer memória.

    ANDRE FENTON: Deixei o rato subir em minhas mãos, que mantive logo acima da superfície da arena, e Benedetto girou fisicamente o disco. E eu deixei o rato rastejar para fora da minha mão, e observamos para ver onde o rato evitava.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Girando constantemente o chão, Andre tirou todas as pistas para encontrar a zona de choque.

    ANDRE FENTON: E foi assim que a arena giratória se desenvolveu.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Agora, Andre tinha uma máquina que poderia criar rapidamente uma memória espacial de longo prazo, mas o que fazer com ela? Entra Todd Sacktor, um colega neurocientista cujo laboratório, coincidentemente, ficava a apenas um andar de Andre & # x27s na SUNY Downstate.

    Todd foi um dos muitos pesquisadores que lutam para descobrir os mecanismos que o cérebro usa para bloquear algumas memórias para o resto da vida, enquanto outras desaparecem.

    Os neurocientistas acreditavam que uma memória de longo prazo ocorria quando um padrão específico de conexões entre um grupo de neurônios era fortalecido e mantido ao longo do tempo. Depois de duas décadas de pesquisa, Todd suspeitou que muitas dessas conexões eram mantidas por uma única enzima no cérebro chamada & quotPKMzeta. & Quot.

    TODD ​​SACKTOR: Em certo sentido, adoro PKMzeta.

    NEIL DEGRASSE TYSON: A maneira mais clara de demonstrar seu poder seria bloquear o PKMzeta e ver se uma memória de longo prazo seria apagada.

    TODD ​​SACKTOR: Então, desci um lance de escada até o escritório de Andre & # x27s.

    ANDRE FENTON: E ele disse: & quotAcho que & # x27 estamos prontos para descobrir se PKMzeta é realmente o mecanismo para manter a memória. & Quot

    TODD ​​SACKTOR: E eu disse, & quotAndre, qual & # x27 é a melhor tarefa para testar a hipótese de que PKMzeta é importante para manter a memória de longo prazo. & Quot

    NEIL DEGRASSE TYSON: Todd sugeriu vários experimentos de memória para usar com PKMzeta, mas Andre viu falhas em todos eles.

    ANDRE FENTON: Então ele sugeriu outro aparelho e eu disse: & quotNão, vejo este problema nisso & quot. Ele finalmente disse, & quotO que você usaria? & Quot. Eu disse, & quotBem, eu usaria a tarefa de evitar lugar & quot;

    NEIL DEGRASSE TYSON: O experimento foi simples. Eles colocaram um rato na arena giratória e o deixaram aprender a evitar a zona de choque.

    ANDRE FENTON: Uma coisa boa sobre a tarefa de evitar o local é que para onde o rato vai fornece um padrão que se parece com um rabisco. Quando o rato está evitando, é um rabisco que evita um triângulo.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Uma vez que o rato evitou sistematicamente o triângulo, a memória foi aprendida. Em seguida, eles injetaram uma substância química que impediria o PKMzeta de funcionar no cérebro.

    ANDRE FENTON: Se você inibisse o PKMzeta, deveria ser capaz de apagar uma memória.

    Todd tinha certeza de que funcionaria. Eu tinha certeza de que não funcionaria. Mas assim que injetamos o inibidor, você pode ver que os ratos foram para todos os lugares. O rabisco percorreu toda a arena, como quando o animal & # x27s foi colocado lá pela primeira vez.

    NEIL DEGRASSE TYSON: A memória do rato & # x27s da zona de choque se foi. Com o PKMzeta desativado, a força das conexões entre as células cerebrais que formavam a memória parecia enfraquecer.

    ANDRE FENTON: Chegamos a uma conclusão muito simples: PKMzeta é crucial para manter memórias de longo prazo, o tipo que dura para sempre, o tipo que faz de você quem você é.

    Todd desmaiou com algum tipo de coisa borbulhante. Nós meio que despejamos ao redor, e comemoramos por isso.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Andre percebeu que estava apenas arranhando a superfície de como o PKMzeta e a memória de longo prazo funcionam, mas a imprensa fervilhou sobre a história de cientistas que apagaram a memória no Brooklyn.

    LISA ROBINSON: Ver o rosto de Andre e # x27 na primeira página do New York Times foi uma surpresa para todos nós.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Embora o experimento de Andre & # x27 só se aplicasse a ratos, sua pesquisa tocou em uma corrente mais sombria na psique pública.

    ANDRE FENTON: Recebi e-mails de várias pessoas que estavam interessadas em ter suas memórias apagadas:

    & quotEu & # x27 estou vendo terapeutas e psiquiatras há dois anos, mas sem sucesso. & quot

    & quotSe eu pudesse ter uma amnésia de três anos de alguma forma, faria isso em um minuto. & quot;

    & quotEu ficaria feliz em trocar todas as minhas memórias, mesmo as boas, se isso apagasse. & quot

    & quotEu & # x27m vivendo no inferno e tentaria de tudo para aliviar. & quot

    & quotPor favor, lembre-se de quaisquer ensaios clínicos nessa área. & quot

    & quotEu & # x27m desculpe se incomodei você de alguma forma. Realmente tive muitas realizações na vida e muito potencial futuro. & Quot

    Eu realmente espero que nunca chegue a tomar a decisão de reiniciar uma mente ou não. Estou convencido de que é uma má ideia. Imagine, você é uma pessoa adulta e passou muito tempo acumulando uma identidade. Você pode não gostar dessa identidade, mas a própria noção de que poderia literalmente remover tudo isso, não sei o que você seria. Não tenho certeza se você é humano. E eu não saberia como colocá-lo de volta.

    Os taxistas de Londres são obrigados a memorizar a localização de 25.000 ruas da cidade!

    Os neurocientistas se perguntavam como isso poderia afetar uma parte chamada do cérebro.

    Por muito tempo se acreditou que o hipocampo era o lugar onde as memórias de locais eram armazenadas.

    Então, eles escanearam os taxistas e os cérebros # x27.

    E encontrei algo muito interessante.

    Seus hipocampos eram maiores!

    NEIL DEGRASSE TYSON: E agora algumas reflexões finais sobre de onde viemos. Só recentemente descobrimos a origem de nossa lua. E temos alguma ideia de como o Sol e a Terra se formaram, mas isso só acontece porque os telescópios modernos nos permitem ver outras estrelas e planetas recém-eclodidos nas nuvens de gás pela galáxia. Quanto à origem da própria vida, a transição das moléculas inanimadas para o que qualquer um de nós chamaria de vida continua sendo uma das grandes fronteiras da biologia. Visto que a vida na Terra é, até agora, o único exemplo conhecido de vida no universo, nosso dilema pode ser simplesmente que não temos outros exemplos para nos comparar. Se o fizéssemos, a transição vida / não vida poderia parecer absolutamente simples para nós. Sem dúvida, a classe de questões mais desafiadora da ciência é a origem das coisas. Muito do que entendemos vem de saber o que algo é e o que costumava ser, o que nos permite descobrir, ou pelo menos imaginar, o que aconteceu entre eles. OK. Então de onde veio tudo isso?

    Estamos muito felizes com nossa descrição de origens cósmicas no Big Bang. Mas, na verdade, o Big Bang explica o que aconteceu apenas depois do início. O próprio começo, e especialmente o que aconteceu antes, continua sendo o maior mistério de todos. Porque? Porque nosso universo é o único exemplo conhecido de um universo no universo. E essa é a Perspectiva Cósmica.

    NOVA scienceNOW: De onde viemos?

    Este material é baseado no trabalho apoiado pela National Science Foundation sob a concessão nº 0917517. Quaisquer opiniões, descobertas e conclusões ou recomendações expressas neste material são de responsabilidade do (s) autor (es) e não refletem necessariamente a opinião da National Science Fundação.


    Assista o vídeo: The Structure of DNA