Molecular Lamarckism: On the Evolution of Human Intelligence

EXPERIMENTS AND OBSERVATIONS

William McDougall (1927) published a paper entitled “An Experiment for the Testing of the Hypothesis of Lamarck. Ele relatou que a primeira geração de ratos cometeu uma média de 165 erros durante sua primeira corrida através de um labirinto. Depois de alguns treinos, os ratos aprenderam a executar a tarefa perfeitamente. A descendência destes ratos treinados, no entanto, cometeu uma média de apenas 20 erros em sua primeira corrida como se eles tivessem herdado a capacidade adquirida de correr em labirinto. Concluiu-se que a transmissão Lamarckiana é um processo real na natureza. Outros discordaram e especularam que o efeito deriva da formação entre pais e jovens (Sonneborn, 1931). Seja como for, esta é uma daquelas experiências tentadoras que merece um estudo mais aprofundado. É concebível, por exemplo, que os resultados de McDougall possam ser explicados por feromonas de “marcação de trilha” depositadas pela primeira geração ao longo da rota favorável. Um segundo labirinto para os experimentos da descendência, idêntico em design mas livre de feromonas, poderia ser usado para excluir esta possibilidade. O ponto aqui é que o Lamarckismo é um conceito testável.

Existem inúmeros exemplos de um chamado “efeito de sire” envolvendo transferência genética hereditária. Por exemplo, Sobey e Connolly (1986) descobriram que quando coelhos machos (“bucks”) com uma imunidade adquirida ao vírus da mixomatose foram acasalados com coelhos fêmeas não imunes (“does”), a imunidade foi passada para a descendência. Uma característica adquirida foi claramente herdada. Este “efeito de sire” também se manifestou quando um buck não imune foi acasalado com uma corça não imune que tinha sido anteriormente acasalado com um buck imune. Alguns dos descendentes nasceram novamente com uma imunidade ao vírus, embora, presumivelmente, o esperma do primeiro acasalamento com o buck imunológico estavam muito longe. De alguma forma, a informação genética do macho imune, depositada na corça, manifestou-se muito mais tarde na descendência do segundo acasalamento.

antes da pupa, a lagarta-Mariposa rasteja perto da ponta de uma folha e desenha a folha, começando com a ponta e terminando perto do caule, em torno de seu corpo. A folha enrolada é mantida no lugar com uma teia. Há cinquenta anos, um cientista chamado Harry Schroeder perguntava – se o que aconteceria se a ponta da folha fosse removida (Taylor, 1983, pp. 48-49). He found that the caterpillars solved the dilemma by rolling the leaf from side-to-side rather than between the termini. Mais interessante, Schroeder descobriu que 4 de 19 descendentes das lagartas rolantes também rolaram do lado mesmo quando expostas a folhas normais e não cortadas. Parece que um comportamento adquirido foi herdado.

Anway, Cupp e Uzumcu (2009) relataram experiências nas quais ratos grávidas foram transitoriamente expostos à vinclozolina, um fungicida conhecido pelos seus efeitos hormonais. O macho jovem experimentou reduzido número de espermatozóides e viabilidade, resultando em uma redução na fertilidade. Estes efeitos foram transferidos através da linha germinal masculina para quase todos os machos das quatro gerações seguintes.uma lista de experimentos do tipo Lamarckiano deve incluir os de Gorczynski e Steele (1980). Para compreender estas experiências, deve-se estar ciente do Trabalho de P. Medawar do Prêmio Nobel realizado três décadas antes. Medawar mostrou que as células estranhas injectadas num rato recém-nascido permitirão, mais tarde na vida, a aceitação de um enxerto composto pelas mesmas células estranhas. Assim, Medawar foi capaz de enxertar em um mouse branco uma mancha preta de outro mouse depois de primeiro submeter o mouse branco, enquanto recém-nascido, para as células Negras. Por outras palavras, a injecção precoce de células Negras fez com que os ratos brancos se tornassem não imunogénicos em relação aos enxertos de células Negras mais tarde na vida.Gorczynski e Steele (1980) descobriram que 50% da descendência branca de machos tolerantes a Enxertos também eram tolerantes a Enxertos Negros, apesar de a recém-nascida descendência branca nunca ter sido exposta a células Negras, ao contrário de seu pai. A segunda geração de ratos brancos não tratados foi tolerante a Enxertos negros em 20-40% dos casos. Concluiu-se que os factores de imunidade nas células Negras tinham sido transferidos para a linha germinal (talvez através de vírus) ou, mais simplesmente, uma tolerância adquirida tinha sido herdada. Há que referir que outros tiveram dificuldades em reproduzir este trabalho, e o debate daí resultante continua por resolver.geneticista T. Sonneborn removido por microcirurgia um pedaço do córtex (superfície exterior) de paramecium, um animal unicelular coberto por cílios (pêlos pequenos) (Beisson & Sonneborn, 1965). O pesquisador, em seguida, reinseriu a peça após a primeira rotação de 180° a partir de sua posição original. Era óbvio que a peça tinha sido girada porque o paramecium agora tinha um segmento de cilia apontando na direção “errada”. Notavelmente, a descendência do paramecium também tinha uma linha invertida de cílios. O traço adquirido tinha ostensivamente sido herdado na verdadeira moda Lamarckiana.a glândula paratiróide ajuda a manter os níveis de cálcio no sangue. Quando a glândula é removida (uma” paratiroidectomia”), os níveis de cálcio diminuem. Fujii (1978) realizou paratiroidectomias em ratos fêmeas grávidas. Os seus recém-nascidos tiveram pouca diminuição do cálcio durante as primeiras 24 horas de vida, apesar de terem sido realizadas paratiroidectomias à nascença. Por outras palavras, a remoção da paratiróide da ratazana mãe protegeu o recém-nascido dos efeitos de uma operação semelhante. Em uma experiência de controle, as mães não foram submetidas à operação, enquanto os descendentes foram. Nenhuma destas crias mostrou a protecção evidente na experiência anterior. Na experiência final e mais informativa, um irmão e uma irmã com uma mãe paratiroidectomizada, mas que foram autorizados a manter a sua tireóide, foram acasalados. A descendência de tais uniões produziu ratos recém-nascidos com uma resposta protectora após a remoção das suas paratiróides. O efeito persistiu por quatro gerações, a implicação óbvia é que um traço adquirido, a saber, a proteção contra a remoção da paratiróide, é hereditária.

J. A. Arai e colegas (2009) expuseram ratos jovens a 2 semanas de um programa de enriquecimento melhorado, incluindo o acesso a novos brinquedos e níveis elevados de interações sociais. O programa melhorou significativamente a memória e a capacidade a longo prazo de aprender. O importante é que os benefícios foram herdados pela descendência, mesmo que a própria descendência não tivesse sido exposta ao programa de enriquecimento. Foram efectuados controlos adequados. Assim, os descendentes de mães” enriquecidas “foram divididos em dois grupos, um dos quais foi dado a mães adotivas” enriquecidas “e o outro a mães adotivas” não enriquecidas”. O tipo de mãe adoptiva não fez diferença. Ambos os grupos de descendentes lucraram igualmente com o ambiente estimulante experimentado pelas suas mães biológicas antes do seu nascimento. Este parece ser um caso claro de adaptação hereditária gerada por uma mudança ambiental.Victor Jollos (1921) in Germany found that Paramecium aurelia developed specific resistance on exposure to arsenic, high salt levels, heat, and antiserum to surface antigens. Estas resistências (chamadas de “Dauermodifikations” ou mudanças duradouras) poderiam ser transmitidas por centenas de gerações, eventualmente desaparecendo. A resistência ao antissoro pode ser transmitida através do citoplasma, mas uma compreensão detalhada do efeito a nível molecular nunca foi clarificada. Outra possibilidade com a exposição ao arsênico, por exemplo, é que Jollos estava lidando com paramecia com genes resistentes ao arsênico, já no genoma, amplificados pelo arsênico. Em ambos os casos, o ambiente estava ditando a genética, a essência do Lamarckismo.

houve muitas outras investigações semelhantes às de Jollos. Por exemplo, Sir Cyril Hinshelwood, um químico físico ganhador do Prêmio Nobel, experimentou bactérias que tinham sido cultivadas em níveis subletais de drogas tóxicas (Dean & Hinshelwood, 1963). A maioria, mas não todos, das bactérias sobreviveram, e os sobreviventes foram então repetidamente transferidos para meios frescos contendo as drogas. Hinshelwood observou que a bactéria gradualmente se adaptou às drogas em uma extensão dependendo do número de passagens em série a que a bactéria tinha sido exposta. Após um número suficiente de passagens, 100% das bactérias sobreviveram às drogas. Estas bactérias resistentes foram então cultivadas por várias gerações em meios livres de drogas. Quando as bactérias foram transferidas para meios contendo drogas, todas elas sobreviveram, indicando que a resistência original tinha sido mantida durante o crescimento e multiplicação nos meios livres de drogas. Hinshelwood concluiu que ele estava observando uma mudança adaptativa hereditária não diferente da proposta por Lamarck.o trabalho de Hinshelwood levou a uma demissão generalizada porque seus oponentes argumentaram que as adaptações tinham surgido de mutações espontâneas, em um mecanismo de tipo Darwiniano, ao invés de efeitos hereditários induzidos pelo meio ambiente. Com efeito, as mutações são frequentemente invocadas como um argumento contra os efeitos ambientais herdados, mesmo aqueles que provêm da alimentação e outros factores normalmente considerados não mutagénicos. Embora seja difícil eliminar contribuições de eventos mutacionais, várias características dos dados de Hinshelwood definitivamente favorecem um Lamarckiano sobre um mecanismo neo-Darwiniano: a) as doses eram subletais, pelo que não é um caso em que todas as bactérias são mortas, excepto alguns mutantes resistentes que continuam a multiplicar-se. (b) As drogas de estrutura diversa manifestaram todos o efeito, e nenhuma das drogas é conhecida por ser mutagênica. (C) ao invés de um comportamento “todo ou nenhum” característico de muitas mutações, houve um aumento quase contínuo na resistência à medida que o número de passagens em meios contendo drogas progrediu. d) A resistência foi expressa mais rapidamente em todas as populações do que seria de esperar devido a acontecimentos mutacionais raros. (e) ao contrário da maioria dos comportamentos mutacionais, as bactérias recuperaram o seu fenótipo original sensível à droga depois de terem sido cultivadas durante muitas gerações em meios sem drogas. A reversibilidade Gradual é mais adaptativa na origem do que mutacional.

Dias and Ressler (2014) have recently reported in Nature Neuroscience on male mice that had been trained to associate, Pavlov-style, the odor of acetophenone with mild foot shocks. A descendência destes ratos com fêmeas não expostas tinha medo do odor, embora nunca o tivessem encontrado anteriormente. A resposta do medo foi transmitida para a próxima geração, mesmo que eles foram concebidos por inseminação artificial usando esperma de ratos sensibilizados. Como é geralmente verdade, não é claro exatamente como a informação é transferida entre gerações.

A própria natureza forneceu provas de que a transmissão hereditária de traços surge de outros efeitos que não Alterações de sequências nucleotídicas de ADN (isto é, mutações). Por exemplo, as células em embriões humanos diferenciam-se em uma variedade de fenótipos, tais como nervo, pele, sangue e osso. Uma vez que todos estes tipos de células em um dado humano têm sequências de DNA idênticas, deve haver uma forma de herança celular que depende da interação das células com seus ambientes, em oposição à herança clássica baseada no DNA. O facto de as células do intestino e da medula óssea se perpetuarem durante milhares de gerações mostra que os traços adquiridos pelas células embrionárias diferenciadas são duradouros.

mesmo dada a possibilidade de que um ou mais dos experimentos de amostra acima podem ser inadequadamente verificados( ou mesmo incorretamente interpretados), há um tal backlog de dados diversos sugerindo a hereditariedade de traços adquiridos que é impossível ignorar a construção Lamarckiana. Obviamente Lamarck não tinha idéia da genética por trás da herança de traços adquiridos, assim como Darwin não tinha idéia da genética por trás de sua sobrevivência do mais apto. Na discussão subsequente, muitas vezes equipararei “herança Lamarckiana” com o termo mais moderno, “herança epigenética” (Jablonka & Lamb 1995, 1998). Assim, a epigenética é para o Lamarckismo como o neo-Darwinismo é para o darwinismo. Em outras palavras, a epigenética fornece uma base molecular para a herança de características adquiridas. Pode-se muito bem usar o termo “neo-Lamarckismo” em vez de “epigenética”, exceto que este último carrega menos emocional e bagagem histórica com ele.

deve ser indicado imediatamente que a epigenética não está em conflito direto com a seleção natural. Ambos os modelos invocam a ideia de que traços favoráveis (adquiridos ou mutacionais na origem) podem ser passados preferencialmente para a descendência, perpetuando assim o traço (“seleção natural”). Mas a herança epigenética fornece uma fonte adicional de variação, derivada das condições ambientais, que não está incluída na teoria neo-Darwiniana e os muitos off-shoots atuais baseados nela. A diferença entre as duas construções é crítica. Um cria mudança em resposta a estímulos externos, o outro cria mudança de acordo com alterações aleatórias na sequenciação do DNA. Consideremos agora os aspectos moleculares da herança epigenética transgeneracional.